轴承制造的抗疲劳技术，你了解多少？
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1、企业发展的差距，诸如产业集中度、企业管理水平、经营战略与国际竞争力等； 2、产品质量差距。 有资料对滚动轴承的质量差距有如下表述： 1、产品的一致性差异。同一批轴承的各种质量参数离散性较大，如公差分布的正态曲线呈丘峰状，而不显尖峰，疲劳试验中最高寿命与最低寿命之比有时相差100倍以上，此外，热处理质量的一致性也存在明显差距。 2、动态性能差距。反映轴承使用状态的动态性能（振动、噪声、摩擦等），尤其是滚子轴承、中大型球轴承差距较大，常规检测数据表明相同规格振动（加速度）相差５~10dB，按相同标准检测，国产轴承合格率低于国外先进水平约20%以上。 3、 寿命可靠性低。疲劳寿命试验数据表明，国外先进水平寿命指数（试验寿命与计算寿命之比值）k≥８，而国内球轴承目前水平约k≥６，滚子轴承k≥４。 产品质量的上述三个差距还普遍存在不稳定的问题，而且各个企业之间水平也不平衡。 鉴于轴承寿命的离散性特征，提高轴承寿命的主要目标应致力于减少轴承使用中的早期疲劳；轴承寿命与主机寿命、主机的大修周期相适应，不追求过度的寿命。由于轴承的使用领域不同，主机对轴承性能的要求千差万别，因而轴承寿命也就有了不同类型、如疲劳寿命、精度寿命、高可靠度寿命等。对于最广泛应用领域的主机，则多以疲劳寿命为轴承寿命的基本要求。 由于轴承在载荷下旋转，在滚动体分别与内圈滚（沟）道和外圈滚（沟）道的滚动接触处，产生的接触应力为重复交变应力，对滚子轴承，沿接触线的应力分布不均匀，旋转时，两端还会产生明显的应力集中。交变应力的循环作用，使接触表面的基体组织产生组织变化，经过一定时期后，便有片状颗粒自表面剥落，形成麻坑或麻点。ISO25243-2004将疲劳列在轴承六种常见失效模式之首，被列在第六位的断裂在形成过程中也因有疲劳的原因，被称为疲劳断裂。典型的疲劳失效分为次表面起源型和表面起源型。 1、次表面起源型疲劳 滚动接触最大接触应力发生在表面下一定深度的某处，在交变应力的反复作用下，在该处形成疲劳源（微裂纹）．裂纹源在循环应力下逐步向表面扩展，形成开放式的片状裂缝，进而被撕裂为片状颗粒从表面剥落，产生麻点、凹坑。如该处轴承钢存在某种薄弱点、或缺陷（常见的如非金属夹杂物、气隙、粗大碳化物的晶界面），将加速疲劳源的形成和疲劳裂纹的扩展，大大降低疲劳寿命。 2、表面起源型疲劳 接触表面处有损伤，这些损伤可能是原始的，即制造过程中形成的划伤、碰痕，也可能是使用中产生的，如润滑剂中的硬颗粒，轴承零件相对运动产生的微小擦伤；损伤处可能存在润滑不良，如润滑剂贫乏，润滑剂失效；不良的润滑状态加剧滚动体与滚道之间的相对滑动，导致表面损伤处的微凸体根部产生显微裂纹；裂纹扩展导致微凸体脱落，或形成片状剥落区。这种剥落深度较浅，有时易与暗灰色蚀斑相混淆； 3、疲劳断裂 疲劳断裂的起源是过度紧配合产生的装配应力与循环交变应力形成的疲劳屈服，装配应力、交变应力与屈服极限之间的平衡一旦失去，便会沿套圈轴线方向产生断裂，形成贯穿状的裂缝。 实践中正常使用失效的轴承，其损坏大多如上所述，即接触表面疲劳，而三种疲劳失效类型又以次表面起源型疲劳最为常见，ASO281和ISO281/amd.2推荐的轴承寿命计算方法就是以次表面起源型疲劳为基础得出的。 把机械构件的疲劳失效在生产过程中加以预防具有重要的现实意义，出发点如下： （１）、高可靠度要求的机械产品寿命常受到疲劳失效的制约，引发重大安全事故，如航空机械、桥梁、风电设备等应用中的结构件。 （２）、疲劳是某些机械基础件的主要失效形式，如齿轮、轴承、铁路轮轨等，而这些基础件不仅使用广泛，而且对整个机械系统（传动与支承）有不可忽视的作用与影响。 （３）、从经济规模看，我国经济规模占世界比重大，但制造业的国际竞争力却不强。大而不强的因素很多，就机械制造业与国外先进水平的差距分析，寿命低是重要因素之一。 （4）、研究和发展基础构件的抗疲劳制造技术将有效地促进“由大变强”的过程，是提升质量、节约资源的重大技术措施。 1、什么是抗疲劳制造技术 单从制造加工过程来讲，抗疲劳制造技术是指在不改变零件的材料和截面尺寸的前提下，通过制造工艺过程，去改变材料的组织性能，改变应力分布状态来达到提高零件疲劳寿命的目的。 但从零件形成的全过程来思考，材料本身的耐疲劳性能，设计过程中参数优化及应力、应变分析，零件的正确、科学使用，对耐疲劳性能都有重要的作用和影响。因此，抗疲劳制造技术的完整概念应该包括材料工程、设计工程、工艺制造和现场应用的全过程。 2、抗疲劳制造技术常用的工艺方法 （1）、热处理技术 热处理是常用的改善材料力学性能的工艺方法，为了适应不同材料零件的不同使用要求，需要选择不同的热处理工艺，预先热处理组织、淬火加热温度、加热速度、冷却方式（介质与速度）、回火温度与时间等都对机械性能有明显影响，要对诸多热处理参数进行优化、组合，以求得适应使用条件的最佳性能，从而延长零件的耐疲劳寿命。构建热处理虚拟生产平台，推动热处理技术向高新技术知识密集型转变。热处理工艺参数的优化及发展数字化热处理技术是实现抗疲劳制造的重要前提。 （2）、 表面化学热处理 表面化学热处理的改性作用主要在表面，可根据不同的使用要求，选择渗入的化学元素，如渗碳后淬回火以提高表面硬度，但工件畸变不易控制：渗氮后形成金属氮化物可获得更高的表面硬度及耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性能，且工件畸变小，但效率不高；共渗工艺使硬度、耐磨、耐蚀、抗疲劳性能更优，且淬火畸变少，但硬化层薄，不宜于重载工件。表面化学热处理的发展方向是扩大低温化学处理的应用，提高渗层质量，加速处理过程，发展环保型工艺、复合渗工艺及模拟数字化处理技术。 （3）、 表面强化技术的应用 传统的表面强化技术源于冷作硬化原理，如抛丸、喷砂、喷丸等，新的表面强化技术如激光表面硬化、激光喷丸表面硬化、超声滚光硬化、化学方法表面硬化，复合各种工艺的表面硬化新技术已在许多领域中被成功应用，如激光一喷丸工艺（激光冲击处理），使用高能脉冲激光在零件表面形成冲击波，使表面材料产生压缩和塑性变形，形成表面残余压应力，从而增强了抗疲劳能力（如抗应力裂纹、耐腐蚀疲劳等）。 （4）、表面改性技术 |
