圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例分析

1、1滾動(dòng)軸承應(yīng)用工程師技術(shù)培訓(xùn)滾動(dòng)軸承典型失效案例分析王振華西北軸承西北軸承 2009.72軸承型號(hào)軸承型號(hào)工況條件工況條件案情經(jīng)過(guò)案情經(jīng)過(guò)3）圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例6728/830s國(guó)產(chǎn)四列圓柱滾子軸承（國(guó)產(chǎn)四列圓柱滾子軸承（8301080710mm） 6728/830s國(guó)產(chǎn)四列圓柱滾子軸承已在寶鋼條鋼初軋廠國(guó)產(chǎn)四列圓柱滾子軸承已在寶鋼條鋼初軋廠R1、R2初軋機(jī)輥頸部初軋機(jī)輥頸部位使用位使用12年左右，使用良好，其大部分軸承的使用壽命已達(dá)到和超過(guò)年左右，使用良好，其大部分軸承的使用壽命已達(dá)到和超過(guò)150萬(wàn)噸，完萬(wàn)噸，完全達(dá)到替代進(jìn)口軸承的效果。但

2、全達(dá)到替代進(jìn)口軸承的效果。但2006年連續(xù)出現(xiàn)兩起年連續(xù)出現(xiàn)兩起類同的保持架柱銷斷裂事故類同的保持架柱銷斷裂事故，在累計(jì)軋制幾十噸的狀態(tài)下，軸承完全損壞并涉及軸承座、軋輥損壞和仃產(chǎn)搶修在累計(jì)軋制幾十噸的狀態(tài)下，軸承完全損壞并涉及軸承座、軋輥損壞和仃產(chǎn)搶修的惡性事故。的惡性事故。 R、R2屬開坯往返式初軋機(jī)，軸承承受巨大的徑向載荷并屬開坯往返式初軋機(jī)，軸承承受巨大的徑向載荷并作正、反急加、減作正、反急加、減速度的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)?？傮w工況條件惡劣?？傮w工況條件惡劣。3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例失效現(xiàn)象失效現(xiàn)象部分軸承保持架柱銷斷裂（發(fā)現(xiàn)及時(shí)）圖部分軸承保持架柱銷斷裂（發(fā)現(xiàn)及時(shí)）圖1；

3、軸承保持架柱銷斷裂導(dǎo)致軸承嚴(yán)重?fù)p壞、滾動(dòng)體擠壓破裂等損壞圖軸承保持架柱銷斷裂導(dǎo)致軸承嚴(yán)重?fù)p壞、滾動(dòng)體擠壓破裂等損壞圖2；33）圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例圖圖11#軸承保持架柱銷斷裂的軸承保持架柱銷斷裂的早期事故早期事故圖圖22#軸承保持架柱銷斷裂的軸承保持架柱銷斷裂的嚴(yán)重事故嚴(yán)重事故43）圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例保持架柱銷斷裂和損壞圖保持架柱銷斷裂和損壞圖3、4、5、6；保持架嚴(yán)重?fù)p壞和破裂的滾動(dòng)體圖；保持架嚴(yán)重?fù)p壞和破裂的滾動(dòng)體圖7； 滾動(dòng)體擠壓破裂損壞圖滾動(dòng)體

4、擠壓破裂損壞圖8；圖圖5柱銷螺紋柱銷螺紋端損壞的端損壞的外貌外貌圖圖3斷裂柱銷斷裂柱銷的外貌的外貌圖圖6損壞柱銷損壞柱銷的全貌的全貌圖圖4柱銷焊接柱銷焊接端的損壞端的損壞外貌外貌沒有沒有斷裂斷裂的柱的柱銷銷焊接端脫焊焊接端脫焊螺紋端斷裂螺紋端斷裂斷裂的柱銷斷裂的柱銷3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例53）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例圖圖7保持架折斷和滾動(dòng)體的開裂保持架折斷和滾動(dòng)體的開裂圖圖8滾動(dòng)體開裂損壞的全貌滾動(dòng)體開裂損壞的全貌3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例6圖圖9柱銷縱向螺紋端材料非金屬夾雜物柱銷縱向螺紋端材料非金屬夾雜物100圖圖10

5、柱銷縱向焊接端材料非金屬夾雜物柱銷縱向焊接端材料非金屬夾雜物1003）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例73）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例焊接處的分析檢測(cè)焊接處的分析檢測(cè)圖圖11柱銷焊接端焊接材料與母材柱銷焊接端焊接材料與母材間的焊接缺陷間的焊接缺陷圖圖12柱銷焊接端焊接材料與母材柱銷焊接端焊接材料與母材間的焊接缺陷間的焊接缺陷未融合未融合縮縮孔孔3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例83）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例圖圖13柱銷焊接端焊接材料柱銷焊接端

6、焊接材料內(nèi)部的裂縫內(nèi)部的裂縫圖圖14柱銷焊接端焊接材料柱銷焊接端焊接材料和母材融合處的裂縫和母材融合處的裂縫3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例93）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例對(duì)已損壞的軸承零部件已損壞的軸承零部件的材料化驗(yàn)和分析的材料化驗(yàn)和分析保持架柱銷材料規(guī)定為保持架柱銷材料規(guī)定為45#鋼，但化驗(yàn)結(jié)果材料的含鋼，但化驗(yàn)結(jié)果材料的含C量片高，量片高，近于近于50#鋼鋼表表1；保持架柱銷的表面硬度規(guī)定為保持架柱銷的表面硬度規(guī)定為HRC4550，芯部硬度為芯部硬度為25 27。但檢測(cè)。但檢測(cè)結(jié)果柱銷表面硬度結(jié)果柱銷表

7、面硬度最高達(dá)最高達(dá)HRC59.2,芯部硬度芯部硬度為為HRC29.8；保持架蓋板材料為保持架蓋板材料為20#鋼；鋼；對(duì)對(duì)2#柱銷的機(jī)械性能檢測(cè)，材料的屈服強(qiáng)度較高、沖擊性能差表柱銷的機(jī)械性能檢測(cè)，材料的屈服強(qiáng)度較高、沖擊性能差表2；柱銷原材料的非金屬夾雜物較多，評(píng)定為柱銷原材料的非金屬夾雜物較多，評(píng)定為A2級(jí)圖級(jí)圖9、10；3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例103）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例序號(hào)序號(hào)檢測(cè)檢測(cè)項(xiàng)目項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)結(jié)果1#軸承的柱銷軸承的柱銷1#軸承保持架蓋板軸承保持架蓋板2#軸承的柱銷軸承的柱銷1C0.510.200.492Si0.32

8、0.220.323Mn0.520.480.524S0.0200.0230.0185P0.00890.0300.0126Cr0.00450.0860.0247Ni0.0300.0180.0188Cu0.120.0770.075表表1 保持架柱銷和蓋板的材料分析檢測(cè)報(bào)告保持架柱銷和蓋板的材料分析檢測(cè)報(bào)告柱銷材料相當(dāng)柱銷材料相當(dāng)50#鋼鋼； 蓋板材料相當(dāng)蓋板材料相當(dāng)20#鋼鋼；檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)結(jié)果3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例焊接匹配性能很差焊接匹配性能很差113）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例表表2 保持架柱銷材料的機(jī)械

9、性能分析檢測(cè)報(bào)告保持架柱銷材料的機(jī)械性能分析檢測(cè)報(bào)告試試 樣樣屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度Rel(Mpa)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Rm(Mpa)斷裂后的伸長(zhǎng)率斷裂后的伸長(zhǎng)率A（）（）1#（直徑（直徑9.97mm）9409908.52#（直徑（直徑9.97mm）9509908.5檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)結(jié)果柱銷材料的柱銷材料的屈服強(qiáng)度高、沖擊性能差；屈服強(qiáng)度高、沖擊性能差；3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例123）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例 綜合判斷綜合判斷 根據(jù)產(chǎn)品已使用十余年的使用實(shí)績(jī)、損壞的根據(jù)產(chǎn)品已使用十余年的使用實(shí)績(jī)、損壞的2套軸承的損

10、壞性質(zhì)類同，又是在同套軸承的損壞性質(zhì)類同，又是在同期生產(chǎn)的產(chǎn)品，再結(jié)合初軋機(jī)期生產(chǎn)的產(chǎn)品，再結(jié)合初軋機(jī)R1、R2軸承的運(yùn)行特點(diǎn)圖軸承的運(yùn)行特點(diǎn)圖15對(duì)事故的綜合分析對(duì)事故的綜合分析判斷如下：判斷如下：軸承的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)及軸承的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)及總體制造工藝不是事故的原因總體制造工藝不是事故的原因，事故原因起源于，事故原因起源于柱銷部位柱銷部位；柱銷材料不符合要求柱銷材料不符合要求，含，含C量偏高，導(dǎo)致焊接材料不匹配（量偏高，導(dǎo)致焊接材料不匹配（50#、20#），影響焊接），影響焊接質(zhì)量；質(zhì)量；柱銷的含柱銷的含C量偏高，屈服強(qiáng)度大，沖擊性能低，熱處理后硬度又高，對(duì)量偏高，屈服強(qiáng)度大，沖擊性能低，熱處理后

11、硬度又高，對(duì)螺紋端的熱螺紋端的熱處理保護(hù)措施不力處理保護(hù)措施不力，導(dǎo)致螺紋端應(yīng)力敏感處斷裂；，導(dǎo)致螺紋端應(yīng)力敏感處斷裂；焊接質(zhì)量差焊接質(zhì)量差（焊接處的清理等），焊接材料、母材沒有完全熔融；（焊接處的清理等），焊接材料、母材沒有完全熔融； 上述原因?qū)е轮N螺紋端折斷、焊接端脫焊，滾子運(yùn)動(dòng)混亂和傾斜，最終滾子擠上述原因?qū)е轮N螺紋端折斷、焊接端脫焊，滾子運(yùn)動(dòng)混亂和傾斜，最終滾子擠壓破裂，保持架損壞的惡性事故。壓破裂，保持架損壞的惡性事故。3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例133）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例3)初軋圓柱滾子軸承保持架柱銷斷裂失效案例圖圖1

12、滾子和柱銷滾子和柱銷的運(yùn)動(dòng)分析的運(yùn)動(dòng)分析143）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例）圓柱軸承保持架柱銷斷裂失效案例分分 析析 措措 施施1）軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滾子轉(zhuǎn)動(dòng)，由滾子直接推動(dòng)柱銷（保持架）移動(dòng)。）軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滾子轉(zhuǎn)動(dòng)，由滾子直接推動(dòng)柱銷（保持架）移動(dòng)。2）軸承正反運(yùn)行，受急加、減速度的影響，因間隙）軸承正反運(yùn)行，受急加、減速度的影響，因間隙的存在滾子對(duì)柱銷有的存在滾子對(duì)柱銷有沖沖 擊作用擊作用，對(duì)往返式軋機(jī)這種沖擊非常頻繁。，對(duì)往返式軋機(jī)這種沖擊非常頻繁。3）柱銷螺紋端受）柱銷螺紋端受剪力作用剪力作用，而在柱銷的焊接端因間隙，而在柱銷的焊接端因間隙的存在柱銷的焊接端受的存在柱銷的焊接端受 搖擺作用搖擺作用。 上述影響對(duì)螺紋端的應(yīng)力敏感處或焊接處都有危害，特別是在該部位有材上述影響對(duì)螺紋端的應(yīng)力敏感處或焊接處都有危害，特別是在該部位有材料隱患或制造缺陷時(shí)影響更大。料隱患或制造缺陷時(shí)影響更大。1) 柱銷材料改為柱銷材料改為30#鋼，提高與保持架端蓋材料的焊接性能。同時(shí)也提高柱銷本身鋼，提高與保持架端蓋材料的焊接性能。同時(shí)也提高柱銷本身 的機(jī)械性能。的機(jī)械性能。2) 在