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軸承電蝕的狀態(tài)原因和措施

    在近兩年九星進(jìn)行的失效分析案例中，滾道表面出現(xiàn)波紋狀凹槽造成的電機軸承失效共計7例，其中地鐵、機車電機軸承就有6例。這樣的波紋狀凹槽通常是電蝕或偽壓痕造成的，由于這兩者的形貌類似，有時很難區(qū)分，必須通過必要的檢測手段加以辨識，以找出其失效的真正原因。
    一、偽壓痕與電蝕的現(xiàn)象  在ISO15243標(biāo)準(zhǔn)中，對于偽壓痕（也稱“偽布氏壓痕”）和電蝕是做如下定義的：
        1.1 偽壓痕：零部件周期性振動時，由于彈性接觸面的微小運動和（或）回彈，滾動體和滾道接觸區(qū)將出現(xiàn)偽壓痕。根據(jù)振動強度、潤滑條件或載荷的不同，腐蝕和磨損會同時產(chǎn)生，在滾道上形成淺的凹陷。對于靜止軸承，凹陷出現(xiàn)在滾動體節(jié)距處，并常變成淡紅色或發(fā)亮。
       1.2 電蝕：電蝕是由于電流的通過造成接觸表面材料的移失。電壓過大時，當(dāng)電流通過滾動體和潤滑油膜從軸承的一個套圈傳遞到另一套圈時，由于絕緣不適當(dāng)或絕緣不良，在接觸區(qū)內(nèi)會發(fā)生擊穿放電。在套圈和滾動體之間的接觸區(qū)，電流強度增大，造成在非常短的時間間隔內(nèi)局部受熱，使接觸區(qū)發(fā)生熔化并焊合在一起。當(dāng)電流泄漏（電蝕波紋狀凹槽）時，表面損傷最初呈現(xiàn)淺環(huán)形坑狀，一環(huán)形坑與另一環(huán)形坑位置接近并且尺寸很小。即使電流強度相對較弱也會發(fā)生這種現(xiàn)象，隨著時間的推移，環(huán)形坑將發(fā)展為波紋狀凹槽。只能在滾子和套圈滾道接觸表面發(fā)現(xiàn)這些波紋狀凹槽，鋼球上則沒有，只是顏色變暗。這些波紋狀凹槽是等距的，滾道上的凹槽底部顏色發(fā)暗。
      二、偽壓痕與電蝕的區(qū)分
          2.1 掃描電鏡
  利用掃描電鏡，可以將波紋狀凹槽進(jìn)行放大，當(dāng)表面形貌放大至1000倍以上時，可以清楚的看到凹槽表面的晶粒、晶界狀況，通過對晶粒的觀察，即可區(qū)分偽壓痕與電蝕。偽壓痕形成的凹槽表面晶粒沒有熔融形貌，只存在表面磨損痕跡；而電蝕形成的凹槽表面晶粒存在明顯的熔融狀態(tài)。通過這一特征可對二者進(jìn)行區(qū)分
         2.2 金相法
也可以通過金相法對二者進(jìn)行區(qū)分，將有凹槽的部分切開，經(jīng)過金相制樣、腐蝕，可以看到：偽壓痕形成的凹槽表面只是存在磨損，金相組織通常和內(nèi)部組織相同，沒有異常；而電蝕形成的凹槽表面曾被高溫?zé)谶^，所以會在凹槽表面產(chǎn)生高溫變質(zhì)層，但是由于電蝕是在短時間內(nèi)的金屬熔融，高溫變質(zhì)層會很薄，所以在制作金相試樣時應(yīng)當(dāng)保證邊緣處的平直。此外，發(fā)生電蝕的軸承，在滾動體表面、滾道表面的金相樣品中，均會發(fā)現(xiàn)高溫變質(zhì)層的存在。
       2.3 當(dāng)軸承是外圈固定、內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，外圈表面的偽壓痕凹槽通常只在承載區(qū)內(nèi)存在，而電蝕凹槽通常會在整個外圈滾道面內(nèi)存在。此外，電蝕后的滾動體表面顏色通常較暗。這也是通過外觀予以初步區(qū)分的方法，但是準(zhǔn)確的區(qū)分還是以掃描電鏡和金相法為準(zhǔn)。
通過以上的方法，可以對電機軸承表面波紋狀凹槽的形成原因做出準(zhǔn)確的判斷
      三、對策
    由于偽壓痕和電蝕都是電機軸承比較常見故障原因，而消除此類故障，可采取以下措施
      3.1 偽壓痕故障主要是由于機器振動所造成的，所以只要消除或減小整機的振動（在結(jié)構(gòu)中增加減震設(shè)計）、施加一定的預(yù)緊力減輕振動或者選用合適的潤滑劑等措施即可消除、減輕偽壓痕的故障。
      3.2 電蝕故障主要是由于軸承中電流通過，所以消除電蝕故障的方法是在電機結(jié)構(gòu)上加裝接地設(shè)施或采用絕緣性能更好的九星絕緣軸承軸承來杜絕電流通過。