滚动轴承滚道表面黑色点状缺陷特点及原因

1、滚动轴承滚道表面黑色点状缺陷形貌图

如图1所示，发现此轴承约30%的内圈滚道上分布着数量不等的黑色点状缺陷，从形貌上看，类似于轴承内圈材料中存在大颗粒的非金属夹杂物所引起的缺陷。

图1 内圈滚道面上的黑色点状缺陷

2、试验分析

2.1非金属夹杂物检验

对非金属夹杂物进行检验 ,结果如表 1所示 , 均符合 GB /T 18254 - 2002标准的要求。

2.2扫描电子显微镜观察和能谱分析

采用线切割机在内圈上存在有黑点缺陷的部 位切取试样 ,将其放置在超声波清洗机中用丙酮、 酒精进行两次清洗 ,取出烘干后放置到 JSE - 6380型扫描电子显微镜中对缺陷区域进行观察 (缺陷编 号依次为 1# , 2#和 3# ) ,缺陷的形貌特征见图 2～图 7。

图 2 滚道面上 1#缺陷形貌

图 3 1#缺陷的局部放大形貌

图 4 滚道面上 2#缺陷形貌

图 5 2#缺陷的局部放大形貌

图 6 滚道面上 3#缺陷形貌

图 7 3#缺陷的局部放大形貌

采用 EDS7582型能谱仪对黑点缺陷微区的化 学成分进行检测 ,检测结果见表 2。

从能谱检测的结果可以确定 ,黑色点状缺陷 部位的主要化学成分为O、A l、Si等 ,接近于材料 中的氧化物夹杂的成分 ,也接近磨加工时使用的砂轮磨粒的化学成分。但是，由扫描电子显微镜 观察的结果可以看出，滚道面上的黑色点状缺陷 部位的物质分布与磨削加工方向一致，并均高于 周围的加工面 ;而材料中的非金属夹杂物一般是 沿着轧制方向分布 ,并且在磨削力的作用下将发 生剥落 ,即使残留在零件上也不会出现高于周围加工面的现象。所以 ,排除了黑点缺陷是由于大 颗粒非金属夹杂物导致的可能性。

3、滚动轴承滚道表面黑点的原因及改造

经过现场观察和研究分析后认为 ,滚道黑点 缺陷是在超精加工中由于砂轮的磨粒压入滚道表 面所致。超精加工中 ,油石内混入了粗颗粒的沙 粒 ,油石硬度不均匀 ,油石压力调整不合理 ,超精 工艺参数选择不当等都会造成缺陷。其中油石质 量的稳定可靠性是保证超精工序不产生黑点状缺 陷的关键。

为了预防、杜绝此类缺陷的再次发生 ,对油石 和超精工艺参数进行了改进。

3.1 选择合适的油石

正确选用油石是超精加工的关键，油石选用的正确与否，对加工质量、生产效率和成本都有很大影响。油石既要具有一定的切削性能，又要具有良好的光整抛光性能，才能保证加工质量和效率。在这里选用绿色氯化硅 ( GC)油石，微粉号为W10～W20，组织号为10～12级，硬度等级号为K～P。保证油石质量，防止油石中混入粗粒度的沙粒而划伤零件表面。

3.2选择合理的超精工艺参数

(1)选择切削角为 10°～20°，既能保证表面质量，又能保证生产效率。

(2)将油石振动频率由原来的粗超540次/min降低为400次/min左右，精超350次/min降低为200次/min左右。

(3)油石的振幅仍为2～4mm，零件的转速仍为粗超700r/min左右，精超 760r/min左右。

(4)将油石压力由原来粗超的1MPa降为0. 4MPa，精超由原来的0. 6 MPa降为0. 2MPa。22316CA的内圈超精工艺参数见表3。

滚动轴承滚道表面的黑色点状缺陷是砂轮的 磨粒在磨削过程中压入滚道表面所致，是在超精 工序中产生的。通过选择合适的油石、修正超精 工艺参数，对超精加工进行改进后，可完全避免此类缺陷的产生。经过两个多月的运行，没有再发现黑色点状缺陷。