电机轴承锈蚀分析及解决方法.doc

_电机轴承锈蚀分析及解决方法1引言广东省的一些较大型电机生产厂发生了这样的情况，一批电机组装在出厂前试运转时未发生异常现象，经出厂检验达到合格标准，包装出厂。产品有的运到省外，有的甚至出口到中东，但客商收货检测时，却发现电机转动噪声异常增大，拆开电机后发现电机轴承严重锈蚀，除内径、端面有锈蚀外，主要锈蚀位置在钢球与滚道的接触处，虽然锈蚀程序各有不同，但影响了电机的正常运转，客商因此而退货。这样的事故不仅影响了电机厂的声誉，也妨碍了电机厂正常业务的开展。电机生产厂家认为是轴承厂生产的轴承质量和防锈处理方面有问题，他们找到我们轴承产品质量检验站，要求检验轴承的质量，并协助他们解决电机轴承生锈的问题。2电机轴承样本锈蚀事故特征通过对几家电机生产厂生产工艺、生产环境、所采用的绝缘漆的成分、润滑脂成分、装配工艺、包装材料、仓库保管及有关电机配件和轴承生产厂的生产及销售情况进行的了解和现场调查，发现锈蚀事故有以下特征：(1)主要发生在通风扇、冷风扇电机等家用电器及办公室机械上，这些机械所使用电机的功率大都在数瓦到数百瓦，而且基本上是全封闭型小型电机。(2)成品试运转时未发现异常的单个电机装配后包装，在保管几个月后使用时会发生噪声增大现象。把电机拆开后，发现噪声是由于轴承内部产生的锈蚀引起的。(3)电机轴承发生锈蚀是在制造过程中或在仓库存放期间，正好是温度较高、湿度较大的每年的37月份。(4)电机厂所需轴承一般是从轴承厂直接进货，电机厂买回由轴承厂经过防锈处理的轴承，自行注入润滑脂，再安装在电机转子上。轴承用的润滑脂大多是在锂基油里加添加剂，使用溶剂型漆易发生漆锈事故。(5)轴承内部有时比外部锈蚀还严重，这种锈蚀与润滑脂种类和相对湿度有关，酯油系润滑脂在中湿度(70%RH)，涂敷润滑脂的部位易生锈；如果是水分引起的锈蚀，在没有涂敷润滑脂的轴承外表面容易生锈。(6)润滑脂带有特殊的漆臭味，因为润滑脂发生了变质。(7)轴承的锈蚀具有明显的方向性，即面向电机转子一侧的轴承侧面多发生锈蚀，在轴承内部，靠近转子一侧的滚道表面和保持架多发生锈蚀。3电机轴承锈蚀分析3.1锈蚀原理产生电机轴承生锈的原因很复杂，可能是轴承防锈处理不好，也可能是水份引起的锈蚀，以及由漆雾引起的锈蚀。它与绝缘漆的种类、轴承预填润滑脂、电机漆的处理方法和电机的保管环境等有着密切的关系。通过对这批锈蚀电机轴承的样本进行检验分析，判定电机轴承的锈蚀是由电机内部的定子线包绝缘漆挥发出的腐蚀性酸成分与湿气一起被润滑脂吸收，致使润滑脂变质失效而造成的，尤其在钢球与滚道接触位置，锈蚀更为严重。大多数电机厂采用的绝缘漆挥发出来的酸成分主要有四种：未发生反应的低分子漆原料酸成分(无水异邻及对苯二甲酸，无水顺丁烯二酸，反式丁烯二酸)。漆固化时生成的酸成分(用酚醛变性漆时，由甲醛水变成甲酸)。受热或氧化分解生成的低级脂肪酸(甲酸、乙酸)。漆固化物水分解后生成的酸成分。绝缘漆产生的主要酸成分是甲酸，甲酸的发生量与锈蚀发生程度之间有密切的关系。润滑脂吸附了漆中挥发出来的酸性成分，引起润滑脂变质，并且这种酸性成分又促进油脂的水解，结果使酸性成分的浓度增大，引起轴承锈蚀。润滑脂的工作原理，是利用油脂层将钢球与内外滚道分开，利用油脂的粘度特性，依附在钢球和滚道表面，分隔着钢球与内外滚道的金属界面，减少金属表面的磨损并保护金属免受空气和水份腐蚀，降低振动及噪声，使轴承能畅顺的转动。但润滑脂变质后，粘度会改变，油膜破穿，润滑脂的分隔功能和附着特性便会消失，这样产生的后果，一是使得绝缘漆产生的酸性成分直接氧化金属表面，引起轴承锈蚀。二是造成钢球与内外滚道直接触碰，旋转时发生磨损，从而引起噪声增大。3.2锈蚀的操作因素(1)电机厂使用的绝缘漆是1032三聚氰醇酸浸渍绝缘漆，这类漆是由油改性醇酸树脂与丁醇改性三聚氰胺树脂及有机溶剂配制而成。因含有有机溶剂成分，在使用不当时，轴承比较容易生锈。(2)线圈浸漆后未经充分加热干燥，漆中含有酸成分的氧化性气体逐渐释放侵入轴承内部，尤其在相对湿度为70%90%时，会导致润滑脂变质，轴承生锈。(3)线圈浸漆工艺文件上规定干燥温度为120130，工作时间为180min，在实际操作中，如干燥温度低于130，工作时间少于180min，含酸成分的氧化性气体不会彻底挥发出来。4解决方法要防止漆锈，必须首先提高轴承本身的防锈能力。轴承的材料一般是轴承钢，防锈处理的方法一般采用在轴承内部涂敷防锈油，经过防锈处理后的轴承，由电机厂自行加入润滑脂。但如果防锈油涂的太厚，会导致润滑性能下降。虽然注意改进润滑脂的防锈性能，有一定的效果，但最有效的方法还是改变漆的成分。由于漆会产生有害的酸性气体，当然会引起轴承生锈，具体解决方法为：(1)尽量使用无溶剂漆。(2)如有可能，选用不含氧化成分的浸渍漆，如环氧尿烷(Epoxy-urethane)基或未变性环氧(Epoxy-)基浸渍漆。(3)使用三聚氰醇酸浸渍漆时，应调整固化温度和固化时间，固化温度以略高于130(如135)和固化时间大于180min为宜，且必须严格执行工艺，尤其在高温潮湿季节，因为从防锈的观念来看，油漆厂的样本里规定的漆干燥(固化)时间，并不一定充分，电机有具体的内在形状。(4)采用不含挥发性酸的漆。(5)选择耐水解性好的漆。(6)尽量选用矿物油系轴承润滑脂。(7)电机厂在自行注入润滑脂时，为避免空气中水蒸气和尘埃进入轴承产生噪声和可能造成的又一锈蚀因素，润滑脂容器应是密封的，即使在注脂时也应如此，且注脂量按标准应是一定的，如采用6202轴承时，参考值在0.600.80g范围内，注脂工序应保持清洁，干燥。(8)选用有微孔的塑料薄膜包装，使电机启用前有一定透气。用塑料薄膜密封包装时，漆气会留在轴承内，水份会结露，应设法避免。(9)润滑脂在电机盖喷粉或喷漆后固化时的高温影响下可能会变质。(10)与轴承生产厂家协商，在轴承生产时，使用更有效的防锈剂。(11)为彻底解决漆锈，可以考虑由电机生产厂、轴承生产厂及油漆生产单位共同商讨，综合各方面的能力，以解决轴承的锈蚀。5结语我们已经提供了这些分析结论给电机生产厂家，他们对我们的分析表示认可，并已在生产和工艺方面进行了改进，取得了较好的效果。电机轴承异音分析与解决 保持器声“唏利唏利”：原因分析：由保持器与滚动体振动、冲撞产生，不管润滑脂种类如何都可能产生，承受力矩、负荷或径向游隙大的时候更容易产生。解决方法：A、提高保持器精度；B、选用游隙小的轴承或对轴承施加预负荷；C、降低力矩负荷，减少安装误差；D、选用好的油脂 。2、 连续蜂鸣声“嗡嗡”：原因分析：马达无负荷运转是发出类似蜂鸣一样的声音，且马达发生轴向异常振动，开或关机时有“嗡”声音。具体特点：多发润滑状态不好，冬天且两端用球轴承的马达多发，主要是轴调心性能不好时，轴向振动影响下产生的一种不稳定的振动。解决方法：A、用润滑性能好的油脂；B、加预负荷，减少安装误差；C、选用径向游隙小的轴承；D、提高马达轴承座刚性；E、加强轴承的调心性。注：第五点起到根本改善的作用，采用02小沟曲率，01大沟曲率。3、 漆锈：原因分析：由于电机轴承机壳漆油后干，挥发出来的化学成分腐蚀轴承的端面、外沟及沟道，使沟道被腐蚀后发生的异常音。具体特点：被腐蚀后轴承表面生锈比第一面更严重。解决方法：A、把转子、机壳、晾干或烘干后装配；B、降低电机温度；C、选用适应漆的型号；D、改善电机轴承放置的环境温度；E、用适应的油脂，脂油引起锈蚀少，硅油、矿油最易引起；F、采用真空浸漆工艺。4、 杂质音：原因分析：由轴承或油脂的清洁度引起，发出一种不规则的异常音。具体特点：声音偶有偶无，时大时小没有规则，在高速电机上多发。解决方法：A、选用好的油脂；B、提高注脂前清洁度；C、加强轴承的密封性能；D、提高安装环境的清洁度。5、 高频、振动声“哒哒.”：具体特点：声音频率随轴承转速而变化，零件表面波纹度是引起噪音的主要原因。解决方法：A、改善轴承滚道表面加工质量，降低波纹度幅值；B、减少碰伤；C、修正游隙预紧力和配合，检查自由端轴承的运转，改善轴与轴承座的精度安装方法。6、 升温：具体特点：轴承运转后，温度超出要求的范围。原因分析：A、润滑脂过多，润滑剂的阻力增大；B、游隙过小引起内部负荷过大；C、安装误差；D、密封装备的摩擦；E、轴承的爬行。解决方法：A、选用正确的油脂，用量适当；B、修正游隙预紧力和配合，检查自由端轴承运转情况；C、改善轴承座精度及安装方法；D、改进密封形式。7、轴承手感不好：具体特点：用手握轴承旋转转子时感到轴承里面杂质、阻滞感。原因分析：A、游隙过大；B、内径与轴的配合不当 ； C、沟道损伤。解决方法：A、游隙尽可能要小；B、公差带的选用；C、提高精度，减少沟道的损伤；D、油脂选用。1994年开始，我们发现了电机用轴承出现的漆锈现象。我们查阅了大量的资料，发现在国内、外电机业中都有发生过。象日本等工业化发达的国家，早在七十年代就出现了漆锈现象。从表面上看越好的轴承越容易发生漆锈。我们通过做了一些试验和分析，对漆锈有了基本的认识，现提出电机轴承漆锈的产生原因和预防措施，供大家参考。2漆锈的现象与特征漆锈主要出现在封闭式电机或封闭包装存放电机上。这主要是封闭型电机漆气不易向外逸出的缘故。发生漆锈现象的特征如下：2.1地域性:通常在高温高湿的南方地区及沿海地区发生率较高;2.2季节性：高温闷热季节较易发生；2.3方向性：靠近转子的轴承端面生锈，另一端面一般不锈；2.4电机类型：通常为封闭式或封闭式储存电机；2.5发生漆锈的轴承润滑脂具有一种殊的漆锈味，有时内部生锈比外部严重;2.6漆锈现象的发生大多出现在使用溶剂型绝缘漆的电机，有时使用无溶剂型漆也会发生（烘干时间不足）。3漆锈产生机理漆锈产生受内外综合因素的影响：电机用轴承漆锈是电机定子的绝缘漆挥发出的酸性分子与潮气一起被润滑脂吸收产生反应造成的。与绝缘漆的类型，定子的烘干工艺，电机的保管环境有关。使用氨基或酚基类绝缘漆时，漆在硬化过程中分子链极不稳定会有低分子物质逸出：如甲醛，在温湿度适当的时候，甲醛与潮气中的凝露反应产生甲酸，甲酸会使润滑脂水解，接而腐蚀轴承产生漆锈。甲醛+水分子（氧基）甲酸+润滑脂（基础油）水解腐蚀生锈 4诱发因素我们在漆锈试验过程中，发现漆锈的严重程度与湿度有紧密关系，一般在70%RH的环境下，极易发生漆锈。这与绝大多数的漆锈都发生在南方或沿海每年雨季的现象相吻合。从目前我们掌握的情况看，诱发的因素有：4.1气候条件：高温高湿4.2生产工艺：定子烘干不到位4.3存放特点：密闭电机或密封包装4.4漆锈的严重程度：漆的类型及漆基成份和润滑脂的类型有关5漆锈的预防综上所述，漆锈的预防必需在其机理上从电机设计与制造、绝缘漆和轴承上加以考虑。现将这些预防措施概略地整理如下：5.1定子烘干工艺一定要保证，如时间a与b之间不明确；温度a时间b5.2当浸漆槽内的漆连续几天不用时要定期做好搅拌工作，否则易结块；5.3溶剂型绝缘漆，当选用的溶剂不一样时，烘干时间要适当调整。如松香水比二甲苯的固化时间至少多1个小时；5.4对不同规格电机的定子大小不一样，工艺时间也要适当调整；5.5为保证使用的定子漆气完全释放，定子在使用过程应做到先进先出原则，让定子烘干后自然通风一段时间；5.6尽量使用环氧类无溶剂型绝缘漆：因为它属低分子酸相对稳定，而且这种漆在生产过程是否已烘干也较易判断（因为它是从内往外干的，表层干了内部也就干了，不象氨基漆是从外表层往里干的，容易造成假象产生误判）；5.7在存放过程避免完全密封，尽可能地通风。对较潮湿的库房地面要打托盘并不要紧挨墙壁和墙角以保证通风；5.8在润滑脂选用时，对轴承噪声和起动力矩要求不高的场合，尽量选用以矿物油为基础油的润滑脂。6推荐选用产品环氧类无溶剂型绝缘漆目前国内对电机轴承漆锈研究较多的绝缘漆生产厂家：防止轴承漆锈的措施意见与建议 广东省轴承行业协会三月下旬在肇庆市轴承厂的协助下在肇庆召开了轴承防止漆锈研讨会。省内有关轴承企业的总工程师和质量部门负责人参加了会议，广东省腐蚀与防护协会、沈阳防锈包装材料公司广州分公司也应邀派代表参加。省轴协常务副会长，原广东省轴承产品质量监督检验站站长，高级工程师李卓超同志主持了这次会议。会上侧重对电机密封轴承的漆锈进行了研讨。 轴承生产企业经检验合格的轴承，在仓库中存放一年一般不会生锈。但送到电机生产企业装入封闭式电机后，在仓库存放二个月左右，取出重新检验会发现电机产生异常噪声，振动值升高，拆开后可以看到靠近转子-端轴承端面往往生锈明显（另一面基本不生锈），将轴承密封圈取出后还会看到钢球与沟道貌岸然接蚀处也会有锈，严惩的连保持架、外圈沟道也生锈，这种锈蚀 通常称为漆锈。 漆锈的产生有如下同方面的情况： 1 几乎全部发生在封闭式电机。2 大多数量是在高温、高湿的气候条件下。 3 润滑脂涂得薄的表面（如钢球和沟道接触处）和涂上润滑脂和没有涂上脂的边界（如倒角部位）附近容易生锈。 4 润滑脂没有显著的分解变质。 5 采用速干型漆，又缩短了干燥时间，此时常常