盡管軋機用滾動軸承的轉動極為可靠,但是安裝、使用或制造不當同樣會造成早起失效。對軸承期望壽命內早期失效進行研究,可以防止軸承在使用中發生頻繁的早期失效。
為了減少滾動軸承早期失效,為了確定滾動軸承早期失效的失效原因,依據工況條件首先要了解制造該軸承的鋼材合金成分、軸承從投料到成品的加工工藝過程及軸承精度等級。針對它所應用場合適當搜集使用該軸承軋機的軋制力、線速度、軋制產品品種、潤滑方式與效果、軸承密封效果、軋制板材原料形狀和軋制后成品質量等等。根據搜集的軋機數據結合軸承所有數據進行軸承失效分析。
當軸承不能按預期的要求運轉時即可認為該軸承已失效,通常早期失效遠遠早于軸承完全喪失功能的時間,因此對軸承早期失效的研究和分析是十分必要。見下圖:

軋機軸承供貨前的早期了解。對于軸承而言,一個新的軋鋼環境設計者需要了解軸承之前的使用狀況,如有可能,早期調查應包括觀察軸承拆卸前和拆卸過程中以及拆卸后有關和軸承相配合零件基本特征,應把這些特征使用文字和照片的形式記錄各零部件特征,以便設計人員根據工況條件設計更實用的軋機軸承,對于安裝和拆卸過程中的不當之處應給指出并更正。對之前使用軸承的損壞特征要予以充分了解,盡可能通過早期了解的數據來規避軸承早期失效。
軸承的安裝和拆卸方法因類型不同而各異,在此不做說明。無論采用什么方法都必須小心以避免損傷軸承,不允許采用暴力手段(如錘子砸、鐵棍撬等等);微小的劃傷痕跡都會造成使用或對以后的失效分析發生偏差。安裝時的軸承座和軋輥尺寸公差可參閱相關關國家標準。軸承損壞后應保存第一現場以備軸承失效分析使用。如果急需拆機應對損壞軸承及配件進行拍照取證,拆下廢軸承應放置庫房并保存原始狀態不得破壞。
失效機理
機械損壞:軋機軸承零件具有良好的加工精度和表面粗糙度,安裝時的不良操作,滾動接觸面出現擦傷劃痕時,表面應力狀態會發生改變,從而會影響軸承壽命,特別當這些劃痕和壓痕產生在滾動表面時更為有害,當劃痕和擦傷破壞產生的金屬顆粒發生移動并嵌入滾道時對軸承會再次產生影響。
滾動體過載時產生的永久壓痕稱之為布氏壓痕,這種壓痕會導致軸承失效,例如;軸承跌落或安裝不合適等。軸承運轉中發出的不正常噪音都是出現布氏壓痕的初始信號。
當軸承承受震動而滾動體不旋轉時,滾道也會出現損傷,這種損傷稱之為偽布氏壓痕,它主要發生在軸承安裝前后。運輸過程中受震動和長時間閑置設備上的軸承中可以觀察到偽布氏壓痕損傷。
軸承滾道在磨加工過程中,由于機床震動、磨削砂輪修整不鋒利、工件與砂輪線速比配置的不合理而產生的滾道表面微震動以及粗糙的波峰波谷處理不當,都是出現早期失效根源,這種現象在成品軸承檢測時就會表現出來。
磨損損壞
磨損通常引起軋機軸承零件逐漸損壞,并***終導致軸承零件尺寸精度喪失以及其他相關的問題,磨損引起失效并非意味著只是更換軸承。因為游隙和配合發生變化,磨損引起的其他狀態可能變成主要失效機理,磨損可能產生引起裂紋的應力集中源。
適當的潤滑條件下,軸承配對件表面微凸體可能發生塑性變形并有冷壓而變平坦,在這種狀態下,軸承可以達到預期的使用壽命。但是,當潤滑條件惡化時,使軸承內部滾動表面形成金屬與金屬接觸從而導致磨擦力增大,造成軸承內部局部變形和磨擦焊接,在這種交變作用力下可以將局部磨擦焊點從機體上撕裂而增大塑性變形,這樣就會形成表面點蝕,而另一個零件表面會有轉移材料。這種狀態是否惡化取決于運轉狀態,輕微粘著損傷稱之為擦傷,嚴重的粘著則稱之為咬合。
軸承零件接觸表面之間夾雜堅硬顆粒且相對接觸表面移動時,將引起磨粒磨損,鋒利的磨粒可以產生明顯犁溝,這也是早期失效根源。這種磨粒主要來自軸承內部或來自機器系統內部,如:潤滑的純潔度、軸承安裝時的潔凈度、軸承出廠前清洗的清潔度。
裂紋破壞
軸承零件的裂紋是由過載或循環載荷應力造成的,冶煉工藝和加工工藝也能引起制造裂紋,除了由夾雜物和氧化物造成的裂紋外,由冶煉和加工工藝造成的裂紋,不可能進入后續的加工工序中。
軸承后續加工過程產生的裂紋通常與熱處理和磨削工藝有關,如果某一制造過程中存在裂紋流入下工序,在后續加工中會促使裂紋迅速擴展。但有一個例外,終磨階段產生的裂紋如果沒檢查出來,就會帶到運轉設備上。排除上述情況,通常所遇到的裂紋問題大都與按裝和運轉過程有關,是由安裝劃痕、擦傷及循環載荷造成的。零件的殘余應力安裝引起的靜應力及外加載荷造成的應力相互影響使得應力狀態,由于裂紋的擴展方向垂直于作用應力方向,因此,由于裂紋的擴展方向可以獲得一定信息。
在軋機軸承下機維護時,可以根據這些裂紋破壞信息來查找軸承的早期失效根源,從而使軋機軸承獲得更長壽命。
軋機軸承的失效原因很多,不是解決或說明一個或兩個原因就可以提高軋機軸承使用壽命,如果要提高軋機軸承的壽命,應該綜合每一個因素環節,必須從選材、加工工藝制造、運輸過程、裝機運行狀態等等環節加強控制。