Utmattningsprestandan hos stavändkroppen hos det självsmörjande sfäriska glidlagret i stavänden testas, och orsaken till att lagrets ändyta spricker analyseras.
Abstrakt:Utmattningsegenskapstestet utförs för stavändkroppen av sig själv-smörjande sfäriska glidlager för stångände, mikrosprickorna finns på lagerändytorna efter 132.9 × 104 belastningscykler. Orsaken till sprickbildning på lagerändytorna analyseras med hjälp av kemisk sammansättningsanalys, makroskopiskt test, mikrostrukturanalys, energispektrumanalys,metallografisk undersökning och så vidare. Resultaten visar att initieringen av sprickor på lagerändytan huvudsakligen beror på adhesivt slitage mellan ändytor och verktygsplan, vilket resulterar i metallplastflöde på lagerändytorna. Sprickbildningen orsakas av plastisk deformation på metallytan när lagerändytorna utsätts för en större skjuvkraft. Vissa mikrosprickor fortplantar sig inåt, och en del leder till spjälkning av plastisk deformationsskikt, så småningom bildas groparna vid lagerändytor．
Nyckelord:själv-smörjande sfäriska glidlager; självhäftande slitage; utmattningsfraktur; felanalys
Slitage är den huvudsakliga brottformen för material och delar, vilket huvudsakligen inkluderar limslitage, abrasivt slitage, utmattningsslitage, korrosionsslitage och slitage. Bland dem är nötningsslitage ett sammansatt slitage som kan leda till oxidationsslitage, nötande nötning och klisterslitage, och klisterslitage är den vanligaste formen av slitage. Självsmörjande sfäriska glidlager har fördelarna med låg friktionskoefficient och inget behov av att tillsätta smörjmedel. Det har använts flitigt. Dess misslyckande är nära relaterat till adhesivt slitage. Därför är det nödvändigt att djupt studera slitmekanismen för självsmörjande sfäriska glidlager.
1. Dbeskrivning av misslyckade delar
För att utvärdera utmattningsprestandan hos stångändkroppen, utfördes utmattningstestet av stångändens självsmörjande sfäriska glidlager. Det självsmörjande sfäriska glidlagret består av innerring, yttre ring och självsmörjande packning. Innerringens material är nederbördshärdande rostfritt stål PH13 － 8Mo, och hårdhetskravet är 43 ~ 47 HRC; Den sfäriska ytan sprayas med keramik och tjockleken på det keramiska lagret är 0.2 ~ 0.25 mm; Ytterringens material är nederbördshärdande rostfritt stål 05Cr17Ni4Cu4Nb, och hårdheten måste vara 28 ~ 37 HRC. De strukturella parametrarna för lagret är: ytterdiameter 64 mm, ytterringtjocklek 32 mm; Innerdiametern är 22 mm och innerringens tjocklek är 59 mm.
Testet utförs på MTS testmaskin. Det är ett övergripande belastningstest. Belastningsmetoden visas i figur 1. Klämmorna i båda ändarna av provstycket ska klara drag- och tryckbelastningen. Testet är uppdelat i tre steg: 1) radiell belastning fr=± 48 kN, frekvens 4 Hz, och antalet testladdningscykler är 5 × 105gånger. Efter testet bekräftas det att provbiten inte är skadad; 2) Belastningen ökar med 20 procent, dvs 57,6 kN, och den cykliska belastningen är 5 × 105 gånger, är provbiten fortfarande inte skadad; 3) Fortsätt att ladda till 69,12 kNoch belastning 32,9 kN × 104gånger påträffades mikrosprickor som sträckte sig från ändytan till insidan på ändytan av lagrets inre ring.
1- Testa laddningsverktyg 2- Stångändkropp 3- Ytterring 4- Innerring
Fikon． 1 Laddningsdiagram för test
2. Physisk och kemisk analys
2.1 Chemisk sammansättningsanalys
Den kemiska sammansättningen av den spruckna defekta lagerinnerringen analyseras. Resultaten visas i tabell 1. Det framgår av tabellen att innehållet i varje element överensstämmer med GB / T 11170-2008Davskaffande avMultiElementCinnehåll iStainlessSteelSparkeraDär laddningAtomicEuppdragSpektrometri; GB/T 20123-2006Iron ochSteel - Bestämning av TotalCarbon ochSulfurContent - infrarödAbsorptionMetodefterCförbränning iHighFfrekvensIinduktionFugn; Tekniska krav för sammansättningen av ph13-8mo-stål i GB / T 20124-2006 bestämning av kvävehalt i järn och stål - inert gas smältande termisk konduktivitetsmetod.
2.2 Makromorfologi av fraktur
Makromorfologin för sprickan på ändytan av lagerinnerringen visas i figur 2. Den kan ses från figur 2a och figur 2batt det inte finns någon tydlig plastisk deformation vid sprickan, och den sträcker sig inåt längs med lageränden. Öppna sprickan manuellt längs utbredningsriktningen för att bilda ett brottprov (Fig. 2c). När man observerar brottet visar det sig att brottytan är platt, fin och har utmattningsegenskaper. Sprickytan nära den inre ringens ändyta är sprickkällans område, vilket indikeras av den svarta pilen i fig. 2c. Källområdet är punktkälla, gråsvart; Slitage och rullningsegenskaper kan tydligt ses på sidoytan av källområdet (lagrets ändyta), och slitriktningen är periferiell; Tydliga utmattningsränder kan ses på hela frakturen (Fig. 2d).
Fikon． 2 Makromorfologi av fraktur av lagerets inre ring
2.3 Mikromorfologi
Efter att den inre ringfrakturen har rengjorts med en ultraljudsrengöringsmaskin, utförs förstoringsobservationen med svepelektronmikroskop. Resultaten visas i fig. 3-fig. 5. Det framgår av figuren att sprickkällområdet är beläget vid ändytan och tydliga extruderingsmärken kan ses i observationskällans område, vilket indikerar att sprickinitieringstiden är tidigare. Under inverkan av alternerande belastning öppnas och stängs sektionen av källområdet upprepade gånger, vilket resulterar i allvarlig extrudering och slitage av sektionen (Figur 3). Utmattningstillväxtstrimmor och utmattningsglödstrimmor kan ses i sprickutbredningsområdet (fig. 4). Uppenbart slitage, rull- och fallmärken kan ses på sidoytan av sprickkällans område (inre ringens ändyta), vilket visar egenskaperna hos adhesivt slitage (Fig. 5).
2.4 Enervspektrumanalys
Energispektrumanalysen av sprickkällområdet genomförs och resultaten visas i fig. 6. Av figuren framgår att syrehalten i sprickkällans område (gråsvart område) är högt, men inte stort. -storleksinneslutningar och andra metallurgiska defekter hittas. Det kan ses att sprickan initierades tidigare och källområdet har oxiderats.
Fikon． 3 Morfologi av frakturkällans område av inre ring
Fikon． 4 Mikromorfologi av sprickutbredningsområde av inre ring
Fikon． 5 Morfologi för källområdets sidoyta (lagerände)
2.5 Metallografisk och hårdhetsinspektion
Den metallografiska bilden av brottet visas i figur 7. Bland dem är figur 7a och figur 7b metallografiska bilder av en sida av brottet. Det kan ses från figuren att det finns sekundära sprickor nära frakturen och sträcker sig till insidan av lagret, mikrosprickans svans är förvrängd och deformerad och metallströmlinjen är tydligt synlig. Det sker ingen avkolning och bränning nära sprickan, vilket kan utesluta risken för sprickor i smältning, smide, kall och varm bearbetning och andra processer. Eftersom uppenbara slitage och rullmärken finns på lagerändytan i elektronmikroskopobservationen, längdsnittet av lagerändytan (fig. 7c-fig. 7)e) observeras och fann att det finns ett uppenbart plastisk deformationsskikt på ytan av lagerändytan (dubbelpilen i figuren indikerar tjockleken på plastdeformationsskiktet), och dess tjocklek är ojämn och den tunnaste ytan är ca. 20 μm. Det tjockaste området är cirka 50 μm. Dessutom finns mikrosprickor i det plastiska deformationsskiktet. I vissa områden har det plastiska deformationsskiktet delvis fallit av för att bilda gropar, och området som inte faller av bildar utsprång på ändytan, vilket tillhör typiska limförslitningsegenskaper.
Fikon． 6 Energispektrumanalys av sprickkällans område i den inre ringen
Använd Rockwell hårdhetstestare för att testa hårdheten på de inre respektive yttre ringen, och testa slumpmässigt 3 poäng. Hårdheten på den inre ringen är 45.5, 45.0 och 45.0 HRC; Den yttre ringens hårdhet är 35.0, 34.{{10}} och 34.0 HRC, som alla uppfyller produktens hårdhetskrav.
3. CauseAnalys
Genom makroskopisk observation kan man se att sprickan inte har någon uppenbar plastisk deformation, sprickan är platt och fin och tydliga utmattningsglödlinjer kan ses i utbredningsområdet, som har utmattningsegenskaper. Enligt observationen av svepelektronmikroskop finns det uppenbara adhesiva slitageegenskaper på lageränden, och slitriktningen är periferisk. Enligt den metallografiska analysen finns det en sekundär spricka nära sprickan och sträcker sig till insidan. Det finns också förvrängning vid sprickans svans, och metallströmlinjen är tydligt synlig; Det finns inga avvikelser runt huvudsprickan, så det är uteslutet att det finns en spricka i tillverkningsprocessen av lagret. Det finns ett uppenbart plastisk deformationsskikt på ytan av lagerändytan, och tjockleken är ojämn. Det plastiska deformationsskiktet i vissa områden har fallit av och bildat gropar, vilket indikerar att spänningen på lagerändytan är ojämn och att det finns mikrosprickor i det plastiska deformationsskiktet.
Fikon． 7 Metallografisk struktur av fraktur av inre ring och morfologi av spricka
Stångändens självsmörjande ledlagret utsätts för drag- och kompressionsbelastning under utmattningstest. Om planheten hos lagerändytan och verktyget inte är väl matchade och det finns ett gap, kommer det att finnas extrudering och relativ förskjutning mellan lagerändytan och verktygsplanet under testet, vilket resulterar i adhesivt slitage mellan de två planen. Varje spänning och kompression av lagret kommer att producera glidning av metallmikrostruktur, och det reologiska plastskiktet kommer att bildas efter ackumulering av vävnadsglidning. Ju tjockare det reologiska plastskiktet är, desto allvarligare är slitaget. Det finns uppenbara slitage och rullmärken på ändytan av det trasiga lagret, vilket är en typisk förslitningsfunktion för lim. Initieringen av sprickan på ändytan av lagerinnerringen beror huvudsakligen på det adhesiva slitaget mellan lagerändytan och verktygsplanet, vilket resulterar i metallens plastiska reologi på lagerändytan, vilket resulterar i glidning och vikning av metallen. När lagerändytan utsätts för stor skjuvpåkänning kommer ändytans ytmetall att genomgå plastisk deformation och spricka. Vissa mikrosprickor kommer att expandera till insidan, och vissa mikrosprickor kommer att leda till att plastdeformationsskiktet flagnar och slutligen bilda gropar på lageränden.
4.Slutsats
På grund av spelet mellan planheten på ändytan på det självsmörjande sfäriska glidlagret och verktyget, är lagerändytan sliten, rullad och metallplastreologi, vilket resulterar i sprickbildning i lagrets inre ring längs ändytan, det vill säga det adhesiva slitaget mellan lagrets ändyta och verktygsplanet är huvudorsaken till sprickbildningen i ändytan på lagrets inre ring. Det föreslås att förbättra lagertestet och monteringsmiljön och försöka undvika slitage mellan lageränden och verktygsplanet under testet.
Mer om Marginell Själv - Smörjning av lager:
Som en specialiserad tillverkare av självsmörjande lager och bussningar ägnar Marginal Bearing sig åt att forska och producera nya självsmörjande lagermaterial.
Självsmörjande lager, som namnet antyder, ger sin egen smörjning under drift utan att kräva applicering av fett eller oljesmörjmedel. På grund av detta kallas även självsmörjande lager som underhållsfria eller fettfria lager eftersom de inte kräver eftersmörjning eller fett.
En viktig skillnad att göra är att självsmörjande lager inte är lager som kommer med fett eller oljesmörjmedel i förväg.– dessa lager kallas istället försmorda lager. Försmorda lager kommer att kräva eftersmörjning någon gång under deras livslängd.
Självsmörjande lager fungerar genom att smörjmedel är impregnerat i lagrets glidande lager. Detta smörjmedel kan antingen vara flytande (olja) eller fast (grafit, MoS2, bly) baserat på applikationens krav (som drifttemperatur). När lagret fungerar frigörs smörjmedlet genom porerna i det glidande lagret, vilket smörjer lagerytan. Smörjmedlet är likformigt fördelat genom det glidande lagret och sålunda finns det ingen minskning av lågfriktionslagerprestanda, även om det glidande lagret blir slitet. A"körs i" ytan är vanligtvis också inkluderad i toppen av glidskiktet för att ge lågfriktionslagerprestanda vid start innan det impregnerade smörjmedlet når lagerytan.
