圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例分析

1、1滚动轴承应用工程师技术培训滚动轴承典型失效案例分析王振华西北轴承西北轴承 2009.72轴承型号轴承型号工况条件工况条件案情经过案情经过3）圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例6728/830s国产四列圆柱滚子轴承（国产四列圆柱滚子轴承（8301080710mm） 6728/830s国产四列圆柱滚子轴承已在宝钢条钢初轧厂国产四列圆柱滚子轴承已在宝钢条钢初轧厂R1、R2初轧机辊颈部初轧机辊颈部位使用位使用12年左右，使用良好，其大部分轴承的使用寿命已达到和超过年左右，使用良好，其大部分轴承的使用寿命已达到和超过150万吨，完万吨，完全达到替代进口轴承的效果。但

2、全达到替代进口轴承的效果。但2006年连续出现两起年连续出现两起类同的保持架柱销断裂事故类同的保持架柱销断裂事故，在累计轧制几十吨的状态下，轴承完全损坏并涉及轴承座、轧辊损坏和仃产抢修在累计轧制几十吨的状态下，轴承完全损坏并涉及轴承座、轧辊损坏和仃产抢修的恶性事故。的恶性事故。 R、R2属开坯往返式初轧机，轴承承受巨大的径向载荷并属开坯往返式初轧机，轴承承受巨大的径向载荷并作正、反急加、减作正、反急加、减速度的旋转速度的旋转。总体工况条件恶劣。总体工况条件恶劣。3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例失效现象失效现象部分轴承保持架柱销断裂（发现及时）图部分轴承保持架柱销断裂（发现及时）图1；

3、轴承保持架柱销断裂导致轴承严重损坏、滚动体挤压破裂等损坏图轴承保持架柱销断裂导致轴承严重损坏、滚动体挤压破裂等损坏图2；33）圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例图图11#轴承保持架柱销断裂的轴承保持架柱销断裂的早期事故早期事故图图22#轴承保持架柱销断裂的轴承保持架柱销断裂的严重事故严重事故43）圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例保持架柱销断裂和损坏图保持架柱销断裂和损坏图3、4、5、6；保持架严重损坏和破裂的滚动体图；保持架严重损坏和破裂的滚动体图7； 滚动体挤压破裂损坏图滚动体

4、挤压破裂损坏图8；图图5柱销螺纹柱销螺纹端损坏的端损坏的外貌外貌图图3断裂柱销断裂柱销的外貌的外貌图图6损坏柱销损坏柱销的全貌的全貌图图4柱销焊接柱销焊接端的损坏端的损坏外貌外貌没有没有断裂断裂的柱的柱销销焊接端脱焊焊接端脱焊螺纹端断裂螺纹端断裂断裂的柱销断裂的柱销3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例53）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例图图7保持架折断和滚动体的开裂保持架折断和滚动体的开裂图图8滚动体开裂损坏的全貌滚动体开裂损坏的全貌3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例6图图9柱销纵向螺纹端材料非金属夹杂物柱销纵向螺纹端材料非金属夹杂物100图图10

5、柱销纵向焊接端材料非金属夹杂物柱销纵向焊接端材料非金属夹杂物1003）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例73）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例焊接处的分析检测焊接处的分析检测图图11柱销焊接端焊接材料与母材柱销焊接端焊接材料与母材间的焊接缺陷间的焊接缺陷图图12柱销焊接端焊接材料与母材柱销焊接端焊接材料与母材间的焊接缺陷间的焊接缺陷未融合未融合缩缩孔孔3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例83）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例图图13柱销焊接端焊接材料柱销焊接端

6、焊接材料内部的裂缝内部的裂缝图图14柱销焊接端焊接材料柱销焊接端焊接材料和母材融合处的裂缝和母材融合处的裂缝3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例93）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例对已损坏的轴承零部件已损坏的轴承零部件的材料化验和分析的材料化验和分析保持架柱销材料规定为保持架柱销材料规定为45#钢，但化验结果材料的含钢，但化验结果材料的含C量片高，量片高，近于近于50#钢钢表表1；保持架柱销的表面硬度规定为保持架柱销的表面硬度规定为HRC4550，芯部硬度为芯部硬度为25 27。但检测。但检测结果柱销表面硬度结果柱销表

7、面硬度最高达最高达HRC59.2,芯部硬度芯部硬度为为HRC29.8；保持架盖板材料为保持架盖板材料为20#钢；钢；对对2#柱销的机械性能检测，材料的屈服强度较高、冲击性能差表柱销的机械性能检测，材料的屈服强度较高、冲击性能差表2；柱销原材料的非金属夹杂物较多，评定为柱销原材料的非金属夹杂物较多，评定为A2级图级图9、10；3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例103）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例序号序号检测检测项目项目检测结果检测结果1#轴承的柱销轴承的柱销1#轴承保持架盖板轴承保持架盖板2#轴承的柱销轴承的柱销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 保持架柱销和盖板的材料分析检测报告保持架柱销和盖板的材料分析检测报告柱销材料相当柱销材料相当50#钢钢； 盖板材料相当盖板材料相当20#钢钢；检测结果检测结果3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例焊接匹配性能很差焊接匹配性能很差113）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例表表2 保持架柱销材料的机械

9、性能分析检测报告保持架柱销材料的机械性能分析检测报告试试 样样屈服强度屈服强度Rel(Mpa)抗拉强度抗拉强度Rm(Mpa)断裂后的伸长率断裂后的伸长率A（）（）1#（直径（直径9.97mm）9409908.52#（直径（直径9.97mm）9509908.5检测结果检测结果柱销材料的柱销材料的屈服强度高、冲击性能差；屈服强度高、冲击性能差；3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例123）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例 综合判断综合判断 根据产品已使用十余年的使用实绩、损坏的根据产品已使用十余年的使用实绩、损坏的2套轴承的损

10、坏性质类同，又是在同套轴承的损坏性质类同，又是在同期生产的产品，再结合初轧机期生产的产品，再结合初轧机R1、R2轴承的运行特点图轴承的运行特点图15对事故的综合分析对事故的综合分析判断如下：判断如下：轴承的结构、设计及轴承的结构、设计及总体制造工艺不是事故的原因总体制造工艺不是事故的原因，事故原因起源于，事故原因起源于柱销部位柱销部位；柱销材料不符合要求柱销材料不符合要求，含，含C量偏高，导致焊接材料不匹配（量偏高，导致焊接材料不匹配（50#、20#），影响焊接），影响焊接质量；质量；柱销的含柱销的含C量偏高，屈服强度大，冲击性能低，热处理后硬度又高，对量偏高，屈服强度大，冲击性能低，热处理后

11、硬度又高，对螺纹端的热螺纹端的热处理保护措施不力处理保护措施不力，导致螺纹端应力敏感处断裂；，导致螺纹端应力敏感处断裂；焊接质量差焊接质量差（焊接处的清理等），焊接材料、母材没有完全熔融；（焊接处的清理等），焊接材料、母材没有完全熔融； 上述原因导致柱销螺纹端折断、焊接端脱焊，滚子运动混乱和倾斜，最终滚子挤上述原因导致柱销螺纹端折断、焊接端脱焊，滚子运动混乱和倾斜，最终滚子挤压破裂，保持架损坏的恶性事故。压破裂，保持架损坏的恶性事故。3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例133）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例3)初轧圆柱滚子轴承保持架柱销断裂失效案例图图1

12、滚子和柱销滚子和柱销的运动分析的运动分析143）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例）圆柱轴承保持架柱销断裂失效案例分分 析析 措措 施施1）轴承内圈旋转带动滚子转动，由滚子直接推动柱销（保持架）移动。）轴承内圈旋转带动滚子转动，由滚子直接推动柱销（保持架）移动。2）轴承正反运行，受急加、减速度的影响，因间隙）轴承正反运行，受急加、减速度的影响，因间隙的存在滚子对柱销有的存在滚子对柱销有冲冲 击作用击作用，对往返式轧机这种冲击非常频繁。，对往返式轧机这种冲击非常频繁。3）柱销螺纹端受）柱销螺纹端受剪力作用剪力作用，而在柱销的焊接端因间隙，而在柱销的焊接端因间隙的存在柱销的焊接端受的存在柱销的焊接端受 摇摆作用摇摆作用。 上述影响对螺纹端的应力敏感处或焊接处都有危害，特别是在该部位有材上述影响对螺纹端的应力敏感处或焊接处都有危害，特别是在该部位有材料隐患或制造缺陷时影响更大。料隐患或制造缺陷时影响更大。1) 柱销材料改为柱销材料改为30#钢，提高与保持架端盖材料的焊接性能。同时也提高柱销本身钢，提高与保持架端盖材料的焊接性能。同时也提高柱销本身 的机械性能。的机械性能。2) 在