滑动轴承巴氏合金表面划伤缺陷分析
2010-04-12作者：朱锦艳，范文秉，陈丽芳，潘嘉玉
(太原重型机械集团公司理化检定中心)
内径为<125mm滑动轴承由铸铁轴瓦和锡基巴氏合金表面层组成，轴承额定转速为750rPmin，润滑系统为油环自润滑。在轴承安装工作2h时出现故障，内表面严重划伤，润滑油也从原来的黄亮色变为暗黑色。本文通过显微组织分析、电镜形貌观察及微区成分定性、定量分析，确定缺陷性质及产生原因。
1 检测结果分析
在半轴承的中部用线切割的方式取宽度为20mm、厚度为10mm、长度为轴承高度的试样。锡基巴氏合金的基体组织为α基体上分布着白色块状β相和白色针状、粒状的ε相(图1)，为ZChSnSb11-6轴承合金正常组织。锡基巴氏合金是一种优良的轴承材料，可在轴与轴承表面之间提供很好的作用，且合金表面与轴瓦铸铁底材粘合良好，完全可以排除材质本身造成缺陷的可能。
1 检测结果分析
在半轴承的中部用线切割的方式取宽度为20mm、厚度为10mm、长度为轴承高度的试样。锡基巴氏合金的基体组织为α基体上分布着白色块状β相和白色针状、粒状的ε相(图1)，为ZChSnSb11-6轴承合金正常组织。锡基巴氏合金是一种优良的轴承材料，可在轴与轴承表面之间提供很好的作用，且合金表面与轴瓦铸铁底材粘合良好，完全可以排除材质本身造成缺陷的可能。
图1 巴氏合金和底材组织。Bar = 100μm
扫描电镜分析表明，巴氏合金表面缺陷主要有两种形态：长直的犁沟和稍宽的不平整区(图2)，不平整区由断续的擦伤和撕裂区以及不平整变形区所组成，在此区还嵌藏着一定数量不规则块状的大质点，能谱分析可知其性质为Al的氧化物和Al、Fe氧化物，它们来自悬浮在润滑油中的杂质。犁沟区有深而平直的棱边，属接触应力下类似显微机加工造成的擦伤犁沟。
图2 内表面缺陷形貌。Bar =100μm
巴氏合金内表面基体能谱定量分析结果显示内表面含有Fe：13.05%，与基体成分明显不同，这些Fe元素的来源必定是与轴接触后的结果，由此可以断定轴承内表面与轴发生了咬合。
滑动轴承是轴瓦表面与轴径表面相对滑动情况下工作的，为了减小这种相对滑动引起的摩擦，摩擦面间需用润滑油加以润滑。通常存在润滑剂时，磨损是由Z高的棱首先接触并受到大的接触应力，它造成塑性流动，越来越多的棱相互接触，则表面以这种方式逐渐变平或变光，即电镜下的形貌以塑性变形为代表。而主要为摩擦造成的形貌属于无润滑磨损，没有润滑剂时磨损过程的特点是金属的粘合和冷焊。在金属对金属接触的过程中，滑动表面先在许多显微凸起点上进行摩擦，随着摩擦的发展，就可能在这些点产生局部熔化，造成咬合和划伤。同时大型外来质点随着润滑油一起循环，可破坏油膜，造成金属对金属接触，因而增加摩擦，又转过来引起温度升高，对表面划伤起到一定的辅助作用。
2 结论
滑动轴承巴氏合金表面缺陷，是由于轴瓦表面和轴径表面产生干摩擦，金属对金属接触发生了咬合和划伤。产生的主要原因系润滑不良，次要原因是一定数量的氧化铝外来质点。
滑动轴承是轴瓦表面与轴径表面相对滑动情况下工作的，为了减小这种相对滑动引起的摩擦，摩擦面间需用润滑油加以润滑。通常存在润滑剂时，磨损是由Z高的棱首先接触并受到大的接触应力，它造成塑性流动，越来越多的棱相互接触，则表面以这种方式逐渐变平或变光，即电镜下的形貌以塑性变形为代表。而主要为摩擦造成的形貌属于无润滑磨损，没有润滑剂时磨损过程的特点是金属的粘合和冷焊。在金属对金属接触的过程中，滑动表面先在许多显微凸起点上进行摩擦，随着摩擦的发展，就可能在这些点产生局部熔化，造成咬合和划伤。同时大型外来质点随着润滑油一起循环，可破坏油膜，造成金属对金属接触，因而增加摩擦，又转过来引起温度升高，对表面划伤起到一定的辅助作用。
2 结论
滑动轴承巴氏合金表面缺陷，是由于轴瓦表面和轴径表面产生干摩擦，金属对金属接触发生了咬合和划伤。产生的主要原因系润滑不良，次要原因是一定数量的氧化铝外来质点。
