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  自潤滑軸承具有承載能力、耐磨性好、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)著陸系統(tǒng)，但在飛機(jī)維修中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自潤滑軸承內(nèi)環(huán)塊，或自潤滑關(guān)節(jié)軸承磨損斷裂，針對這些故障現(xiàn)象，中國軸承網(wǎng)（以下簡稱：中國軸承網(wǎng)）根據(jù)軸承知識，分享相關(guān)自潤滑軸承故障實例。

  1、自潤滑軸承的塊形圖、特點

  如圖1所示，自潤滑軸承外圈和自潤滑層末端損壞，內(nèi)圈上端表面脫落，斷口呈新月形，斷口無明顯塑性變形和腐蝕。斷口左側(cè)有一個從斷口擴(kuò)展到基體的裂紋（A裂紋)，其內(nèi)側(cè)已擴(kuò)展到接近軸承上端面，外側(cè)的擴(kuò)展速度比內(nèi)側(cè)慢。此外，在內(nèi)圈和內(nèi)圈上A裂紋呈圓心對稱位置處還存在一處裂紋（B裂紋)，裂紋類似于直線，從軸承上端面向內(nèi)延伸。

  圖1

  在體式顯微鏡下觀察內(nèi)圈斷口的形狀，如圖2所示。整個斷口的邊緣明顯擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展路徑為：裂紋起源于軸承右上端，然后沿軸承內(nèi)側(cè)由內(nèi)向外擴(kuò)展。在沿內(nèi)側(cè)擴(kuò)展到左上端后，整個裂紋從內(nèi)到外徑向擴(kuò)展，最終在軸承外形成一個瞬時斷裂區(qū)。整個斷口的外側(cè)，特別是拐角處有更多的黃棕色附著物，是軸承內(nèi)外圈相對旋轉(zhuǎn)過程中斷口的自潤滑材料。

  圖2 斷口形態(tài)

  2、自潤滑軸承塊的原因

  通過宏觀和微觀檢查，以及金相檢測，軸承內(nèi)圈塊斷口形狀均勻，擴(kuò)展邊緣清晰，源區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)明顯，無宏觀塑性變形和腐蝕特性。根據(jù)上述特點，軸承塊的性質(zhì)是疲勞斷裂。

  斷裂裂紋起源于端面內(nèi)側(cè)，沿軸承內(nèi)側(cè)和徑向擴(kuò)展；軸承內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展速度大于徑向擴(kuò)展速度。A裂紋起源于斷口源區(qū)附近，軸承內(nèi)側(cè)的膨脹速度也快于外部膨脹速度。上述現(xiàn)象表明，裂紋的形成源于軸對軸承的沖擊。由于裂紋的存在，塊斷裂前的實際沖擊相對較小，因此瞬時斷裂面積較小。雖然軸承的硬度符合技術(shù)要求，但組織中較大的殘余奧氏體和網(wǎng)狀碳化物顯然會降低材料的沖擊韌性和對沖擊載荷的承載能力。

  由于飛機(jī)降落時起落架的下放角度相同，軸承受沖擊載荷最大時的位置也固定在斷口源區(qū)。B裂紋的位置與斷裂的源區(qū)相似。

  3、自潤滑關(guān)節(jié)軸承磨損圖及特點

  如圖3、4所示，由此可見，自潤滑關(guān)節(jié)軸承一端球面磨損嚴(yán)重，金屬基體已暴露。軸承內(nèi)外圈為芳綸聚四氟乙烯纖維織物襯墊，失效軸承內(nèi)圈仍可在外圈內(nèi)隨意旋轉(zhuǎn)。而且內(nèi)圈磨損球面對應(yīng)的外圈滑動表面的襯墊已經(jīng)磨損，露出金屬基體。磨損在球面一端，另一端球面和襯墊完好無損。360°圓周方向觀察發(fā)現(xiàn)，在球面340°磨損在范圍內(nèi)。

  圖3自潤滑關(guān)節(jié)軸承宏觀圖

  圖4軸承內(nèi)外環(huán)磨損宏觀圖

  4、分析自潤滑關(guān)節(jié)軸承磨損原因

  軸承表面磨損失效主要是由于軸承受單力大，超過軸承正常使用條件，導(dǎo)致軸承摩擦副磨損加速，導(dǎo)致軸承磨損失效。

  從軸承磨損失效的角度來看，球面陶瓷涂層和襯墊磨損，露出金屬基體。自潤滑關(guān)節(jié)軸承磨損失效可從以下三個方面進(jìn)行分析：

  （1）從襯墊磨損失效分析，從球磨損形狀可以看出，軸承單側(cè)應(yīng)力嚴(yán)重，導(dǎo)致軸承一端磨損嚴(yán)重，應(yīng)力集中，超過襯墊正常使用條件，導(dǎo)致軸承襯墊快速損失，襯墊磨損后，使內(nèi)圈陶瓷涂層與外圈金屬基底接觸，磨損，損壞內(nèi)圈陶瓷涂層，鋼磨。

  （2）從陶瓷涂層磨損失效分析，宏觀觀察可以看出，陶瓷涂層有兩種脫落形式，一種是陶瓷涂層在摩擦過程中逐漸減薄，最終暴露金屬基體；另一種是陶瓷涂層組合差，整個剝落，主要集中在軸承端面附近。失效軸承的嚴(yán)重磨損區(qū)域位于內(nèi)環(huán)陶瓷涂層與金屬基體的交界處，陶瓷涂層與金屬基體的粘結(jié)相對較弱，易剝落。在實際工況下，當(dāng)內(nèi)環(huán)陶瓷涂層與金屬基體交界處單向載荷較大時，陶瓷涂層脫落，導(dǎo)致內(nèi)環(huán)金屬基體與襯墊磨損，加速襯墊磨損，最終發(fā)生鋼-鋼磨損。

  （3）在軸承使用過程中，外來異物可能會進(jìn)入摩擦副，增加磨損因數(shù)，加速軸承的磨損。根據(jù)用戶提供的試驗載荷譜，故障軸承在試驗過程中不受軸向力的影響。但從軸承磨損的角度來看，軸承也受到徑向力的影響。

  5、自潤滑關(guān)節(jié)軸承斷裂圖的特點

  如圖5所示，軸承內(nèi)圈斷口的宏觀形狀由圖所示5a、5b可以看出，裂紋處沒有明顯的塑性變形，并沿軸承端向內(nèi)擴(kuò)展。沿擴(kuò)展方向手動打開裂紋，形成斷口樣品（圖5c)，觀察斷面，發(fā)現(xiàn)斷面平整細(xì)膩，具有疲勞特征，其中靠近內(nèi)圈端面的斷面為裂紋源，如圖所示5c中黑色箭頭指的區(qū)域。源區(qū)為點源，為灰黑色；源區(qū)側(cè)表面（軸承端面）磨損、滾動特性明顯，磨損方向周向；整個斷口可見明顯的疲勞擴(kuò)展條紋（圖）5d)。

  圖5軸承內(nèi)圈斷口宏觀圖

  6、分析自潤滑關(guān)節(jié)軸承斷裂原因

  通過宏觀觀察，裂紋無明顯的塑性變形，斷口光滑細(xì)膩，擴(kuò)展區(qū)可見明顯的疲勞光紋，具有疲勞特征。通過掃描電鏡觀察，軸承端面具有明顯的粘附磨損特性，磨損方向為周向。根據(jù)金相分析，斷口附近有二次裂紋，向內(nèi)擴(kuò)展，裂紋尾部扭曲變形，金屬流線清晰；主裂紋周圍無異常，消除了軸承制造過程中裂紋的可能性。軸承端表面有明顯的塑性變形層，厚度不均勻，部分區(qū)域的塑性變形層脫落，形成凹坑，表明軸承端表面力不均勻，塑性變形層有微裂紋。

  桿端自潤滑關(guān)節(jié)軸承在疲勞試驗過程中受到拉載荷的影響。如果軸承端面與模具的平面度不匹配，則存在間隙。在試驗過程中，軸承端面和模具平面會有擠壓和相對位移，導(dǎo)致兩個平面粘附磨損。軸承每次拉動都會產(chǎn)生金屬微組織的滑動。組織滑動積累后，形成塑性流變層。塑性流變層越厚，磨損越嚴(yán)重。

  故障軸承端面有明顯的磨損和滾動痕跡，這是典型的粘附磨損特征。軸承內(nèi)圈端面裂紋的發(fā)生主要是由于軸承端面與模具平面的粘附磨損，導(dǎo)致軸承端面的金屬塑性流變，導(dǎo)致金屬滑動和折疊。當(dāng)軸承端面受到較大的切應(yīng)力時，端面表面的金屬會發(fā)生塑性變形和開裂，一些微裂紋向內(nèi)擴(kuò)展，一些微裂紋導(dǎo)致塑性變形層剝落，最終在軸承端面形成坑。更多的軸承信息和軸承知識，您可以查詢中國軸承網(wǎng)（中國軸承網(wǎng)）