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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(diǎn)，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(shí)例。

  1、自潤滑軸承塊形狀圖及特點(diǎn)

  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)比內(nèi)側(cè)慢。此外，內(nèi)圈與A裂紋呈圓心對稱位置的裂紋（B裂紋)，裂紋類似于直線，從軸承上端面向內(nèi)延伸。

  圖1 自潤滑軸承的宏觀形狀

  結(jié)果見圖2。整個(gè)斷口上擴(kuò)展棱線明顯，裂紋擴(kuò)展路徑為：裂紋在軸承右側(cè)上端面處起源，而后沿軸承內(nèi)側(cè)由內(nèi)向外同時(shí)擴(kuò)展。沿內(nèi)側(cè)擴(kuò)展到左上端后，裂紋從內(nèi)到外徑向擴(kuò)展，最終在軸承外形成瞬時(shí)斷裂區(qū)。在整個(gè)斷口的外側(cè)，特別是在拐角處，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(shí)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(diǎn)，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)的擴(kuò)展速度也快于外側(cè)。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(shí)際沖擊力相對較小，因此瞬斷區(qū)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(shí)起落架的下放角度相同，軸承受最大沖擊載荷時(shí)的位置，即斷口源區(qū)的位置也固定。這也是為什么B裂紋的位置類似于塊斷口的源區(qū)域。

  3、自潤滑關(guān)節(jié)軸承磨損圖及特點(diǎn)

  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墊，故障軸承內(nèi)圈仍可在外圈內(nèi)隨意旋轉(zhuǎn)。內(nèi)圈磨損球面對應(yīng)的外圈滑動表面襯墊已磨損，露出金屬基體。磨損一端磨損，另一端球面和襯墊完好。從球面360圓方向觀察發(fā)現(xiàn)，球面340范圍內(nèi)有磨損。

  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.自潤滑關(guān)節(jié)軸承磨損原因分析

  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(gè)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）從陶瓷涂層的磨損失效分析可以看出，陶瓷涂層有兩種脫落形式。一是陶瓷涂層在摩擦過程中逐漸減薄，最終暴露金屬基體；二是陶瓷涂層組合差，整體剝落，主要集中在軸承端面附近。故障軸承嚴(yán)重磨損的區(qū)域位于內(nèi)圈陶瓷涂層與金屬基體的交界處，陶瓷涂層與金屬基體粘結(jié)較弱，易剝落。在實(shí)際工況下，當(dāng)內(nèi)圈陶瓷涂層與金屬基體交界處單向載荷較大時(shí)，陶瓷涂層脫落，導(dǎo)致內(nèi)圈金屬基體與襯墊對磨，加速襯墊磨損，最終發(fā)生鋼-鋼對磨。

  （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(yàn)載荷譜，故障軸承在試驗(yàn)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)軸承斷裂形貌圖及特征

  如圖5所示，軸承內(nèi)圈斷口的宏觀形狀圖由圖5所示a、5b裂紋處無明顯塑性變形，并沿軸承端向內(nèi)擴(kuò)展。沿?cái)U(kuò)展方向人工打開裂紋形成斷口試樣(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5所示c中黑色箭頭所指區(qū)域。源區(qū)為點(diǎn)源，灰黑色；源區(qū)側(cè)表面（軸承端面）磨損、滾動特征明顯，磨損方向周向；整個(gè)斷口可見明顯的疲勞擴(kuò)展條紋（圖5）d)。

  圖5軸承內(nèi)圈斷口宏觀圖

  6.分析自潤滑關(guān)節(jié)軸承斷裂的原因

  從宏觀觀察可以看出，裂紋無明顯的塑性變形，斷口平整細(xì)膩，擴(kuò)展區(qū)可見明顯的疲勞輝紋，具有疲勞特征。根據(jù)掃描電鏡的觀察，軸承端面具有明顯的粘附磨損特性，磨損方向?yàn)橹芟?。根?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，排除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(yàn)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(yàn)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(gè)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，典型的粘附磨損特征。軸承內(nèi)圈端面裂紋的萌生主要是由于軸承端面與工裝平面的粘著磨損，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(shí)，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凹坑。 更多的軸承信息和軸承知識可以在中國軸承網(wǎng)簡稱(中國軸承網(wǎng))上查詢