自润滑轴承的磨损和断裂实例。

自润滑轴承的磨损和断裂实例。

自润滑轴承具有承载能力、耐磨性好、使用寿命长等优点，广泛应用于飞机着陆系统，但在飞机维修中经常发现自润滑轴承内圈，或自润滑关节轴承磨损断裂现象，根据轴承知识，分享相关自润滑轴承故障实例。

1.自润滑轴承的形状图及特点。

自润滑轴承外圈和自润滑层末端损坏，内圈上端表面脱落，断口呈新月形，断口处无明显塑性变形和腐蚀现象。断口左侧有从断口扩展到基体的裂纹（A裂纹），内侧扩展到接近轴承上端表面，外侧扩展速度比内侧慢。此外，内圈与A裂纹的中心对称位置仍有裂纹（B裂纹），类似于直线，从轴承上端表面向内扩展。

观察体式显微镜下内圈断口的形状。整个断口的边缘明显扩展。裂纹扩展路径为：裂纹起源于轴承右上端，然后沿轴承内侧由内向外扩展。沿内侧扩展到左上端后，裂纹从内向外沿径向扩展，终在轴承外形成瞬时断裂区。整个断口外侧，特别是拐角处有许多黄棕色附着物，是在轴承内外环相对旋转过程中断口刮下的自润滑材料。

2.自润滑轴承掉块的原因。

经宏观微观检查和金相检测，轴承内圈断裂形状平整，扩展棱线清晰，源区。扩展区和瞬时断裂区明显，无宏观塑性变形，无腐蚀特性。从上述特点可以看出，轴承断裂的性质是疲劳断裂。

断裂裂纹起源于端面内侧，沿轴承内侧和径向扩展；轴承内侧的扩展速度大于径向扩展速度。裂纹起源于断口源区附近，轴承内侧的扩展速度也快于外部扩展速度。上述现象表明，裂纹的形成源于轴对轴承的冲击。由于裂纹的存在，断裂前的实际冲击相对较小，瞬时断裂面积较小。虽然轴承的硬度符合技术要求，但组织中残留较大的奥氏体和网状分布的碳化物将显著降低材料的冲击韧性，降低其对冲击载荷的承载能力。

由于起落架在飞机着陆时的下放角度相同，当轴承受到大冲击载荷时，断口源区的位置也是固定的。这也是为什么B裂纹的位置与断裂的源区域相似。

3.自润滑关节轴承磨损图及特点。

自润滑关节轴承一端球面磨损严重，金属基体已暴露在轴承内。外圈之间有一层芳纶聚四氟乙烯纤维织物垫，故障轴承的内圈仍可在外圈内旋转。此外，内圈磨损球面对应的外圈滑动表面的垫子已磨损并暴露在金属基体上。磨损在球面的一端，另一端的球面和垫子完好无损。从球面360°圆周方向观察，发现球面在340°范围内磨损。

4.分析润滑关节轴承磨损原因。

轴承表面磨损失效主要是由于轴承单侧力作用大，超过轴承的正常使用条件，导致轴承摩擦副磨损加速，导致轴承磨损失效。

从轴承磨损失效的角度来看，球形陶瓷涂层和衬垫磨损，露出金属基体。自润滑关节轴承磨损失效可从以下三个方面进行分析：

（1）从垫磨损失效分析，球磨损形状可以看出轴承单侧力严重，导致轴承一端磨损严重，力集中，超过垫正常使用条件，导致轴承垫快速损失，垫磨损，使内圈陶瓷涂层与外圈金属基体接触，磨损内圈陶瓷涂层，钢-钢磨损。

（2）从陶瓷涂层磨损失效分析，宏观观察可以看出，陶瓷涂层有两种脱落形式，一种是在摩擦过程中逐渐减薄，终暴露金属基体；二是陶瓷涂层组合差，整体剥落，主要集中在轴承接近端面区域。故障轴承严重磨损的区域位于内圈陶瓷涂层与金属基体的交界处，陶瓷涂层与金属基体的粘结相对较弱，易于剥落。在实际工作条件下，当内圈陶瓷涂层与金属基体的交界处单向负荷较大时，陶瓷涂层脱落，导致内圈金属基体和垫片磨损，导致垫片磨损加速，终发生钢-钢磨损。

（3）在轴承使用过程中，可能有外来异物进入摩擦副中，使磨损因数增大，加速轴承的磨损。根据用户提供的试验载荷谱可知，失效轴承在试验过程中不受轴向力的作用。但从轴承磨损情况来看，轴承在受径向力的同时，也受轴向力的作用。

5、自润滑关节轴承断裂形貌图及特征

轴承内圈断口宏观形貌图，裂纹处无明显塑性变形，且沿轴承端面向内部扩展。沿扩展方向人工打开裂纹形成断口试样，观察该断口发现断面平坦、细腻，具有疲劳特征，其中在靠近内圈端面的断裂面为裂纹源区。源区为点源，呈灰黑色;源区侧表面(轴承端面)明显可见磨损、辗压特征，磨损方向为周向;整个断口均可见明显的疲劳扩展条纹。6、自润滑关节轴承断裂原因分析

通过宏观观察可知，裂纹无明显塑性变形，断口平坦、细腻，扩展区可见明显的疲劳辉纹，具有疲劳特征。由扫描电镜观察可知，轴承端面存在较明显的黏着磨损特征，磨损方向为周向。由金相分析可知，断口附近存在二次裂纹，并向内部扩展，在裂纹尾部还发生了扭曲变形，金属流线清晰见；主裂纹周围均未见异常，排除轴承制造过程中存在裂纹的可能性。轴承端面表层有明显塑性变形层，且厚度不均，有些区域塑性变形层已脱落并形成了凹坑，表明该轴承端面受力不均，并且在塑性变形层中有微裂纹。

杆端自润滑关节轴承进行疲劳试验时受到拉压载荷作用，如果轴承端面与工装的平面度配合不好，存在间隙，轴承端面与工装平面在试验过程中会存在挤压和相对位移，使两平面发生黏着磨损。轴承每次拉压都会产生金属显微组织的滑移，组织滑移累积后形成塑性流变层，塑性流变层越厚，表明磨损越严重。

失效轴承端面存在明显的磨损、辗压痕迹，这是典型的黏着磨损特征。轴承内圈端面裂纹的萌生主要是由于轴承端面与工装平面存在黏着磨损，使得轴承端面发生金属塑性流变，导致金属发生滑移、折叠。当轴承端面受到较大的切应力时，就会使端面表层金属发生塑性变形以致开裂，有些微裂纹向内部扩展，有些微裂纹则导致塑性变形层剥落，终在轴承端面形成凹坑。