ISO 7146:1993
(Main)Plain bearings — Terms, characteristics and causes of damage and changes in appearance
Plain bearings — Terms, characteristics and causes of damage and changes in appearance
Defines, describes and classifies the characteristics and causes of damage and changes in appearance occurring in service in hydrodynamically lubricated plain bearings and journals. Consideration is restricted to characteristic forms of change and damage which have a well-defined appearance and which can be attributed to particular causes with a high degree of certainty. The features peculiar to the change and damage are described, the various forms are illustrated with photographs and diagrams, and the most frequent causes are given.
Paliers lisses — Termes, caractéristiques et causes de détérioration et de changement d'aspect
Drsni ležaji - Poimenovanja, značilnosti, vzroki poškodb in spremembe videza
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INTERNATIONAL
STANDARD 7146
First edition
I 993-04-O 1
Plain bearings - Terms, characteristics and
causes of damage and changes in appearance
Paliers lisses - Termes, caractbistiques et causes de d8fMoration et
de changement d’aspect
Reference number
IS0 7146:1993(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
Contents
Page
,.,.,.*.,.,.,.,.,.,. 1
Section 1 General
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Scope
1.2 Normative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Definitions
2
Section 2 Damage to the bearing lining .,.,.*.
2.1 Dirt contamination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
8
22 I Wear through partial lubrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
2.3 Overheating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4 Fatigue (see figures 24 and 25)
2.5 Cavitation erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
. . . . 37
2.6 Changes due to corrosion and tribochemical reactions
44
2.7 Deposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.8 Miscellaneous
2.9 Special patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
59
Section 3 Damage to the bearing back .
.................................................. 59
3.1 Fretting of the bearing back
64
3.2 Housing surface .
70
3.3 Housing bore .
0 IS0 1993
AU rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without
permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Genkve 20 l Switzerland
Printed In Switzerland
ii
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IS0 7146:1993(E)
Foreword
IS0 (the InternatilonaI Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an Inter-
national Standard requires approval by at least 75 O/o of the member
bodies casting a vote.
International Standard IS0 7146 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 123, Plain bearings, Sub-Committee SC 2, Materials and
lubricants, their properties, characteristics, test methods and testing
conditions.
..C
111
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IS0 7146:1993(E)
Introduction
In practice, damage to a bearing may often be the result of several
mechanisms operating simultaneously. The damage may result from
improper assembly or maintenance or from faulty manufacture of the
bearing, its housing or the counterface against which it operates. In
some instances, damage may be caused by a design compromise made
in the interests of economy or from unforeseen operating conditions. It
is the complex combination of design, manufacture, assembly, oper- -
ation, maintenance and possible reconditioning which often causes
difficulty in establishing the primary cause of damage.
In the event of extensive damage or destruction of the bearing, the evi-
dence is likely to be lost, and it will then be impossible to identify how
the damage came about.
In all cases, knowledge of the actual operating conditions of the as-
sembly and the maintenance history is of the utmost importance.
The classification of bearing damage established in this International
Standard is based primarily upon the features visible on the running
surfaces and elsewhere, and consideration of each aspect is required
for reliable determination of the cause of bearing damage.
Since more than one process may cause similar effects on the running
surface, a description of appearance alone is occasionally inadequate
in determining the reason for damage. In such cases, the operating
conditions have to be considered. Thus sections 1 and 2 are subdivided
according to the mechanism of damage and in incremental degrees of
severity sometimes related to the operating conditions.
In the case of full oil film separation in hydrodynamically lubricated plain
bearings, no direct contact between the sliding members occurs. Any
change and possible damage thus result from thermal effects (over-
heating, see 2.3), fluctuation in oil film pressure (fatigue, see- 2.4),
pressure fluctuation on a micro scale (cavitation erosion, see 2.5),
chemical interaction with the lubricant (corrosion and deposition, see
2.6 and 2.7, respectively), or some special circumstance (see 2.8).
The presence of hard extraneous particles dimensionally exceeding the
minimum oil film thickness causes indirect local contact between the
plain bearing and the journal (dirt contamination, see 2:l ).
Under unfavourable operating conditions for hydrodynamic lubrication,
direct contact between the journal and the bearing may prevail either
over a wide area (starting and stopping, high loads, high temperatures)
or more localized (alignment faults, see 2.9 ) resulting in contact wear
(see 2.2).
Both direct contact and dirt contamination increase the severity of op-
erating conditions thereby accentuating thermal and chemical effects
(see 2.3 and 2.6, respectively).
iv
I -
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IS0 7146:1993(E)
Possible deviation from ideal configuration in a bearing assembly may
be expected to occur predominantly in the region of closest approach
between journal and bearing, the location of which is related to the
loading direction. The incidence of an unusual pattern of damage may
indicate that the geometry under load deviates from the ideal config-
uration or that an abnormal load is being encountered (see 2.9 ).
---------------------- Page: 5 ----------------------
This page intentionally left blank
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Plain bearings
- Terms, characteristics and causes of
damage and changes in appearance
Section 1: General
1.1 Scope 1.2 Normative references
The following standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions
of this International Standard. At the time of publi-
cation, the editions indicated were valid. Ail stan-
This International Standard defines, describes and
dards are subject to revision, and parties to
classifies the characteristics and causes of damage
agreements based on this International Standard
and changes in appearance occurring in service in
are encouraged to investigate the possibility of ap-
hydrodynamically lubricated plain bearings and
plying the most recent editions of the standards in-
journals. It will assist in the understanding of the
dicated below. Members of IEC and IS0 maintain
various forms of change and damage which may
registers of currently valid International Standards.
occur.
IS0 4378-1:1983, Plain bearings - Terms, definitions
For the purposes of this International Standard, the
and classification - Part 1: Design, bearing ma-
term “damage to plain bearings” includes all dam-
terials and their properties.
age and changes in appearance occurring in the
bearing surface during operation, whether or not the
IS0 4378-2:1983, Plain bearings - Terms, definitions
change or damage adversely affect the performance
and classification
- Part 2: Friction and wear.
of the bearing.
IS0 4378-3:1983, Plain bearings - Terms, definitions
Consideration is restricted to characteristic forms
and classification - Part 3: Lubrication.
of change and damage which have a well-defined
appearance and which can be attributed to particu-
lar causes with a high degree of certainty. The fea-
1.3 Definitions
tures peculiar to the change and damage are
described, the various forms are illustrated with For the purposes of this International Standard, the
photographs and diagrams, and the most frequent definitions given in IS0 4378-l and IS0 4378-2 and
causes are given.
IS0 4378-3 apply.
1
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IS0 7146:1993(E)
Section 2: Damage to the bearing lining
metal displaced as the dirt particle is embedded.
2.1 Dirt contamination
The raised bearing metal is often subject to rubbing
by the counterface, and in this case appears as a
The effect of contaminating hard particles upon a
highly reflective halo around the embedded particle.
surface strongly depends on the relative motion of
the particles. A stationary position with respect to
The formation of wit-e wool can be caused by em-
the bearing (see 2.1.1) implies the risk of scoring the
bedded dirt (see 2.8.3).
journal (extreme effect in 2.8.3) and vice versa (see
2.1.2). Motion with respect to both surfaces is usu-
ally rather irregular (see 2.1.3).
2.1 .I .2 Causes
Scoring can also occur in direct
NOTE 1
journal-to-bearing contact (see 2.2).
Contamination of the oil by residues from manufac-
turing or commissioning (metal turnings, casting
2.1.1 Embedded particles (see figures 1 to 3) sand), poor maintenance of or damage to the filters
(carbon in the oil, particles produced by the wear of
other components) or bearing damage (fatigue,
21.1 .I Characteristics
cavitation wear).
Pitted surface with some particles of dirt embedded
introduction of foreign bodies during installation.
in Zhe bearing surface, surrounded by raised bearing
a b c d
alloy
Key
a- embedded foreign particle usually with a highly reflective raised ring (halo) of bearing material around it (see also figure 2)
b- crater left by a displaced foreign particle (see also figure 3)
C- particle of bearing metal from a damage site elsewhere in the bearing smeared onto the bearing surface
d- foreign particle with entry track
Figure 1 - Schematic diagram of possible forms of embedding
2
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IS0 7146:1993(E)
Material: steel/AlSn
Magnification: x 1 (actual size)
*ated in figure I)
Figure 2 - Embedding of foreign particles (typical of cause a illustr
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 50
Crater left by displaced foreign particle surrounded by reflective ring (halo) (typical af cause b
Figure 3 -
illustrated in figure 1)
3
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2.1.2.2 Causes
2.1.2 Scoring (see figures 4 and 5)
2.1.2.1 Characteristics
Contamination of the oil by large hard particles in-
troduced during manufacture or commissioning
Scratches in the direction of motion. Deep scores
(turnings), particles resulting from damage to other
or grooves may show displaced bearing metal
components due to poor maintenance, filter damage
alongside. Scores and grooves are burnished by
or bearing damage (fatigue, cavitation wear) to the
wear (see figure 4).
same bearing or the bearing immediately preceding
This results in a highly reflective line on both sides
it in the oil supply system.
of the groove, usually occurring in the most highly
loaded region of the bearing, but occasionally NOTE 2 Fine but widespread scoring is also possible 5s
a result of mixed lubrication (see 2.2).
around the entire circumference.
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 1 (actual size)
NOTE - Score has been burnished by wear on this thin-walled bearing.
Figure 4 - Deep circumferential score with displaced bearing metal alongslde
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Magnification: x 1 (actual size)
Figure 5 - Scoring by particles entrained in the oil on a thick-walled bearing
---------------------- Page: 11 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
2.1.3.2 Causes
2.1.3 Dirt migration tracks (see figure6)
2.1.3.1 Characteristics
Contamination of the oil by very large hard particles
Multiple indentations by a hard particle in a line introduced during manufacture or commissioning,
generally inclined to the outer edge of the bearing particles resulting from damage to other compo-
often originating from grooves, pockets or oil inlets. nents due to poor maintenance or filter damage.
Direction of shaft rotation
Material: steel/AISn
Magnification: x 2
Dirt migration tracks from a pocket in a thin-walled bearing
Figure 6 -
---------------------- Page: 12 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
2.1.4.2 Causes
2.1.4 Influence of dust (see figure7)
2.1.4.1 Characteristics
Increased accumulation of dust or mud which
Matt, offen slightly roughened and finely scored reaches the lubricant despite air filtration and
surface. sealing.
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 3
Figure 7 - Change of appearance of lining due to influence of dust on a thin-walled bearing, with matt and
roughened surface and isolated fine scores
---------------------- Page: 13 ----------------------
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the whole width of the bearing or in local areas of
2.2 Wear through partial lubrication
high pressure. The transition from unmarked to
marked areas is quite gradual. This polishing does
Wear is confined to changes in microgeometry and
not give rise to a detectable reduction in wall thick-
to the loss of material as a result of interaction be-
ness. Such running-in marks are normal after a
tween journal and bearing.
short period of operation.
NOTE 3 Scoring can also result from dirt contamination
(see 2.1.2).
2.2.1 Running-in polishing (see figure 8)
2.2.1.2 Causes
2.2.1 .I Characteristics
Polishing of the asperities on the bearing surface in
Very light refl ective marks in the most highly loaded the most highly loaded region and on local areas of
region of the beari ng; marks which a across high pressure.
PPear
Material: steel
/AlSn
Magnification:
x 1 (actual size)
Flgure 8 - Runnlnglin polishing and burnishlng In the main loaded area of a thin-walled bearing
---------------------- Page: 14 ----------------------
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marked to marked areas is quite gradual. The re-
2.2.2 Bedding-in or adaptive wear (see
duction in wall thickness is barely perceptible. Such
figure 9)
running-in or adaptive wear is normal after an ap-
propriate interval of operation.
2.2.2.4 Characteristics
2.2.2.2 Causes
Smooth reflective wear marks in the most highly
Smoothing of the asperities and the bearing surface
loaded region of the bearing; marks which appear
profile in the most highly loaded region and on local
across the whole width of the bearing or in local
areas of high pressure. The transition from un- areas of high pressure.
h/l aterial: steel /lead bronze/electroplated overlay
M agnification: actual size)
xl (
Figure 9 - Bedding-in wear of the overlay in the main loaded area on a thin-walled bearing
---------------------- Page: 15 ----------------------
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show material worn from one segment deposited on
2.2.3 Hard starting, wiping or displacement
the leading edge of the next segment in the direction
of the bearing surface (see figures 10 and 11)
of rotation.
2.2.3.4 Characteristics
2.2.3.2 Causes
Smooth reflective and displaced bearing surface
Initially mixed-film lubrication under extreme oper-
material which often extends as a tongue-like
ating conditions (slow turning or starting under load)
protuberance in the direction of rotation.
through short and hard contact with the counterface,
Segmented plain bearings suffering appreciable
overheating, oil starvation, inadequate clearance or
wear at high rubbing surface temperatures will often
geometrial defect.
Material: steel/white metal
Magnification: x 0,5
Figure IO - Wear pattern near the ends of the bearing (joint face area) In a thick-walled, lemon-shaped journal
bearing, due to faulty mounting
40
---------------------- Page: 16 ----------------------
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Direction of shaft rotation
‘Material: steel/white metal
Magnification: x 0,3
Figure 44 - Displaced bearlng metal In a thick-walled tilting pad thrust bearing due to misalignment or
overloading of the segment
44
---------------------- Page: 17 ----------------------
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loaded region or in other areas of very high press-
2.2.4 Long-term wear (see figures 12 and 13)
ure and as the result of misalignment. Such wear
may be considered normal after an appropriate in-
2.2.4.4 Characteristics terval of operation.
In multilayer plain bearings, a clearly measurable 2.2.4.2 Causes
amount of wear of the bearing surface layers and
possibly of the intermediate layer, with a smooth Operation under conti nuous 0 r recurre nt mixed-film
transition from no wear to wear in the most highly lubrictition conditions for long periods.
Direction of shaft rotation Direction of shaft rotation
a) Magnification: x 3 b) Magnification: x 15
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Figure 42 - Wiping of lining near the oil hole
42
---------------------- Page: 18 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
Material: steel/aluminium/electroplated overlay
Magnification: x 0,2
transition
Figure 43 - Long-term wear on a thin-walled bearing down to the intermediate layer with continuous
original surface
between area of wear and
13
---------------------- Page: 19 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
NOTE 4 Seizure may result in stopping of relative mo-
2.2.5 Seizure (see figures 14 to 18)
tion.
2.2.5.4 Characteristics
2.2.5.2 Causes
Pronounced and irregular removal of material from
Pronounced mixed-film lubrication occurring under
the overlay surface, possibly with exposure and
extreme operating conditions with progressively in-
roughening of the intermediate layer which may be
creasing generation of heat and journal-to-bearing
partially torn out. The bearing will be deeply scored
contact.
throughout, possibly with signs of overheating.
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 1 (actual size)
Figure 44 - Seizure on a multilayer plain bearing with totally detached intermediate layer, accompanied by
melting, spalllng and severe scoring
44
---------------------- Page: 20 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
Direction of shaft rotation
Material: steel/tin-based white metal (bearing metal lining: lead tin)
Magnification: x 0,5
NOTE - The irregular detachment of material and welding is characteristic of adhesive effects in contrast to effects due
to dirt contamination (see 2.1).
Figure 15 - Destruction of bearing metal due to lack of oil in a thick-walled bearing
15
---------------------- Page: 21 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
Sliding surface
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 200
Figure 16 - Bearing metal layer recrystallized at the surface by heating to above the melting point (etched)
16
---------------------- Page: 22 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
Sliding surface
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 100
Figure 17 -
Bearing metal overloaded by temperature and pressure which resulted in intergranular cracking
and spalling of the bearing metal (etched)
17
---------------------- Page: 23 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
Sliding surface
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 200
Figure 18 - Bearing metal layer exhibiting incipient surface melting with entrained carbonaceous residue
(unetched)
18
---------------------- Page: 24 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
is frequently accompanied by dark-coloured de-
2.3 Overheating
posits resulting from products of oil degradation.
2.3.1.2 Causes
2.3.1 Faceting (see figure 19)
As tin crystals have anisotropic thermal expansion
2.3.1 .I Characteristics
in the different crystal axes, an extended period of
excessive thermal cycles may cause thermal
Formation of faceting or marbled relief on the run- ratcheting between crystals (in extreme cases, this
ning surface of a tin-based white metal. The effect may lead to intercrystalline cracking) (see 2.3.4)
f-- Direction of shaft rotation
Material: tin-based white metal
Magnification: x 2
Faceting effect on thrust bearing tilting pad due to frequent and excessive temperature fluctuation
Figure 19 -
19
---------------------- Page: 25 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
in semicircular bulges (B), sometimes like crests of
2.3.2 Creep deformation (see figure 20)
waves.
2.3.2.1 Characteristics
2.3.2.2 Causes
Shallow depressions in the region of maximum load Creep deformation of white metal lining under
and temperature, beginning smooth (A) and ending steady load, increasing with temperature.
Figure 20 - Creep deformation
20
---------------------- Page: 26 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
pearls or in streaks around the edge of the bearing.
2.3.3 Incipient melting and loss of material
The bearing surface is usually discoloured.
through melting (see figure 21)
2.3.3.2 Causes
2.3.3.1 Characteristics
Incipient melting or the melting of the low melting- During pronounced mixed-film lubrication, the gen-
point constituent of the bearing metal, usually as a eration of heat escalates rapidly and leads to ex-
result of seizure and in association with seizure tensive overheating. Low heat dissipation from the
characteristics. The resolidified metal appears as bearing aggravates the problem.
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 3
- Melting at the bearing edge and within the groove
Figure 21
21
---------------------- Page: 27 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
the direction of sliding, but without the appearance
2.3.4 Thermal cracking (see figures 22 and
of overheating on the surface of the journal.
23)
2.3.4.2 Causes
2.3.4.1 Characteristics
During pronounced mixed-film lubrication, the gen-
eration of heat escalates rapidly; the steep tem-
An irregular network of deep cracks over the entire
perature gradients and the higher thermal
width of the bearing, predominantly perpendicular
to the direction of sliding, accompanied by thermal expansion of the bearing metals relative to the steel
backing result in compressive yield of the bearing
discolouration and often by a similar appearance of
metal so that, on cooling, large tensile stresses oc-
the journal. Irregular cracks in the region of maxi-
mum temperature, predominantly perpendicular to cur which result in cracking.
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 0,7
Thermal cracking, wiping and discolouratlon In the bearing metal layer of a thick-walled bearing
Figure 22 -
llner
22
---------------------- Page: 28 ----------------------
u
-.
3
!!.
3
c
3
---------------------- Page: 29 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
erosion. The cracks change direction above the
2.4 Fatigue (see figures 24 and 25)
bonding area; this leads to the spalling of pieces of
lining from the bearing metal layer.
2.4.1 General
2.4.1.2 Causes
2.4.1 .I Characteristics
Exceeding of the fatigue limit of the bearing material
Cracks which extend from the sliding surface
at the operating temperature.
propagating as a network and possibly exhibiting
- Bonding area
Bearing metal liner
a
b d
Liner backing
a- cracks
b- eroded cracks
C- cracks with perpendicutar propagation
d- spalling
Schematic diagram of different forms of fatigue cracks and spalling
Figure 24 -
24
---------------------- Page: 30 ----------------------
;i;
3
II)
-.
3
-.
cz
-
3
-
---------------------- Page: 31 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
2.4.2 Cracking (see figures 26 and 27)
Direction of shaft rotation -
-is+
a) Nlagnification: x 2
Direction of shaft rotation b->
b) Section from a) showing the lower half at increased magnification (x 50)
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Figure 26 - Cracks in the electroplated overlay
26
---------------------- Page: 32 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
2.4.2.1 Characteristics high pressure gradients. The dynamic loads on
internal combustion engine bearings are the most
Cracks which initially propagate perpendicular to
common cause of fatigue cracking. The risk of fa-
the direction of sliding, but which subsequently ex-
tigue is increased by the presence of additional
tend as a network in the most highly loaded region
static loading, e.g. at raised areas creating regions
or at areas of high pressure. of high pressure, and by high temperatures or edge
loading.
2.4.2.2 Causes
Exceeding of the fatigue limit as a result of excess-
ive pressure fluctuations in the lubricating film, with
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 5
Figure 27 - Cracks in the bearing metal layer of a multilayer bearing In a narrow area of high loading
27
---------------------- Page: 33 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
bearing surface running parallel to the relevant
2.4.3 Spalling (see figures 25 and 28)
The crack continues under those
bonding area.
areas of the lining still remaining (see also 2.4.2).
2.4.3.1 Characteristics
2.4.3.2 Causes
Areas in the loaded zone in which either the overlay
or both overlay and intermediate layer become de- Exceeding of the fatigue limit as a result of excess-
tached leaving a thin and irregular part of the lowest ive pressure fluctuations in the lubricating film, with
layer concerned on the substrate. In the case of al- high pressure gradients; these occur under dynamic
loys based on lead or tin, the irregular remaining loading. The risk of fatigue is increased by additional
surface has a distinctive conchoidal appearance. static loading, e.g. at raised areas creating regions
Such residues can be recognized in sections of the of high pressure (see 3.2.1), and by high tempera-
lining as the zone between cracks normal to the
tures or edge loading.
white metal
Material: steel/tin-based
Magnification: x 0,5
Figure 28 -
Spalling by dynamic overload In lower layer and initial cracking in upper layer
28
---------------------- Page: 34 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
also be partially detached. A metallographic exam-
2.4.4 Loss of bond between the lining and the
ination is required.
steel backing (see figure 29)
2.4.4.2 Causes
2.4.4.1 Characteristics
Sub-standard bonding caused by contamination or
Large areas of detached bearing metal in well- faulty procedure during manufacture. The bonding
defined zones within the most highly loaded region, is unable to withstand the service loads and tem-
revealing a steel surface. The adjacent edges may perature.
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 2
Figure 29 - Loss of bond between steel backing and intermediate layer showing a clean break with clearly
defined borders and a small area of fracture at a good bond just below the oil hole near the bearing edge
29
---------------------- Page: 35 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
2.4.5 Selective loss of overlay bond (see
figure 30)
a) Magnification: x 0,8
b) Section from a) clearly Illustrating the defect at increased magnification (x 6)
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Figure 30 -
Detachment of the overlay leaving occasional residual Islands relieved by a dark background
---------------------- Page: 36 ----------------------
IS0 7146:1993(E)
2.451 Characteristics
2.4.6 Weak bonding of the electroplated
overlay (see figure 31)
Detachment of the overlay leaving occasional re-
sidual islands, often on a dark background.
2.4.6.1 Characteristic’s
Large, clearly defined areas in which the electro-
plated overlay has been removed or displaced,
leaving a smooth background.
2.452 Causes
2.4.6.2 Causes
The corrosion-resistant constituents of overlays
without diffusion barrier diffuse at elevated tem- Either contamination before or poor process control
peratures into the copper of the intermediate layer
during plating leads to a sub-standard overlay bond
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 7146:2002
01-marec-2002
'UVQLOHåDML3RLPHQRYDQMD]QDþLOQRVWLY]URNLSRãNRGELQVSUHPHPEHYLGH]D
Plain bearings -- Terms, characteristics and causes of damage and changes in
appearance
Paliers lisses -- Termes, caractéristiques et causes de détérioration et de changement
d'aspect
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 7146:1993
ICS:
21.100.10 Drsni ležaji Plain bearings
SIST ISO 7146:2002 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
---------------------- Page: 2 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
INTERNATIONAL
STANDARD 7146
First edition
I 993-04-O 1
Plain bearings - Terms, characteristics and
causes of damage and changes in appearance
Paliers lisses - Termes, caractbistiques et causes de d8fMoration et
de changement d’aspect
Reference number
IS0 7146:1993(E)
---------------------- Page: 3 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Contents
Page
,.,.,.*.,.,.,.,.,.,. 1
Section 1 General
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Scope
1.2 Normative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Definitions
2
Section 2 Damage to the bearing lining .,.,.*.
2.1 Dirt contamination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
8
22 I Wear through partial lubrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
2.3 Overheating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4 Fatigue (see figures 24 and 25)
2.5 Cavitation erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
. . . . 37
2.6 Changes due to corrosion and tribochemical reactions
44
2.7 Deposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.8 Miscellaneous
2.9 Special patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
59
Section 3 Damage to the bearing back .
.................................................. 59
3.1 Fretting of the bearing back
64
3.2 Housing surface .
70
3.3 Housing bore .
0 IS0 1993
AU rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without
permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Genkve 20 l Switzerland
Printed In Switzerland
ii
---------------------- Page: 4 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Foreword
IS0 (the InternatilonaI Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an Inter-
national Standard requires approval by at least 75 O/o of the member
bodies casting a vote.
International Standard IS0 7146 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 123, Plain bearings, Sub-Committee SC 2, Materials and
lubricants, their properties, characteristics, test methods and testing
conditions.
..C
111
---------------------- Page: 5 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Introduction
In practice, damage to a bearing may often be the result of several
mechanisms operating simultaneously. The damage may result from
improper assembly or maintenance or from faulty manufacture of the
bearing, its housing or the counterface against which it operates. In
some instances, damage may be caused by a design compromise made
in the interests of economy or from unforeseen operating conditions. It
is the complex combination of design, manufacture, assembly, oper- -
ation, maintenance and possible reconditioning which often causes
difficulty in establishing the primary cause of damage.
In the event of extensive damage or destruction of the bearing, the evi-
dence is likely to be lost, and it will then be impossible to identify how
the damage came about.
In all cases, knowledge of the actual operating conditions of the as-
sembly and the maintenance history is of the utmost importance.
The classification of bearing damage established in this International
Standard is based primarily upon the features visible on the running
surfaces and elsewhere, and consideration of each aspect is required
for reliable determination of the cause of bearing damage.
Since more than one process may cause similar effects on the running
surface, a description of appearance alone is occasionally inadequate
in determining the reason for damage. In such cases, the operating
conditions have to be considered. Thus sections 1 and 2 are subdivided
according to the mechanism of damage and in incremental degrees of
severity sometimes related to the operating conditions.
In the case of full oil film separation in hydrodynamically lubricated plain
bearings, no direct contact between the sliding members occurs. Any
change and possible damage thus result from thermal effects (over-
heating, see 2.3), fluctuation in oil film pressure (fatigue, see- 2.4),
pressure fluctuation on a micro scale (cavitation erosion, see 2.5),
chemical interaction with the lubricant (corrosion and deposition, see
2.6 and 2.7, respectively), or some special circumstance (see 2.8).
The presence of hard extraneous particles dimensionally exceeding the
minimum oil film thickness causes indirect local contact between the
plain bearing and the journal (dirt contamination, see 2:l ).
Under unfavourable operating conditions for hydrodynamic lubrication,
direct contact between the journal and the bearing may prevail either
over a wide area (starting and stopping, high loads, high temperatures)
or more localized (alignment faults, see 2.9 ) resulting in contact wear
(see 2.2).
Both direct contact and dirt contamination increase the severity of op-
erating conditions thereby accentuating thermal and chemical effects
(see 2.3 and 2.6, respectively).
iv
I -
---------------------- Page: 6 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Possible deviation from ideal configuration in a bearing assembly may
be expected to occur predominantly in the region of closest approach
between journal and bearing, the location of which is related to the
loading direction. The incidence of an unusual pattern of damage may
indicate that the geometry under load deviates from the ideal config-
uration or that an abnormal load is being encountered (see 2.9 ).
---------------------- Page: 7 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
This page intentionally left blank
---------------------- Page: 8 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
Plain bearings
- Terms, characteristics and causes of
damage and changes in appearance
Section 1: General
1.1 Scope 1.2 Normative references
The following standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions
of this International Standard. At the time of publi-
cation, the editions indicated were valid. Ail stan-
This International Standard defines, describes and
dards are subject to revision, and parties to
classifies the characteristics and causes of damage
agreements based on this International Standard
and changes in appearance occurring in service in
are encouraged to investigate the possibility of ap-
hydrodynamically lubricated plain bearings and
plying the most recent editions of the standards in-
journals. It will assist in the understanding of the
dicated below. Members of IEC and IS0 maintain
various forms of change and damage which may
registers of currently valid International Standards.
occur.
IS0 4378-1:1983, Plain bearings - Terms, definitions
For the purposes of this International Standard, the
and classification - Part 1: Design, bearing ma-
term “damage to plain bearings” includes all dam-
terials and their properties.
age and changes in appearance occurring in the
bearing surface during operation, whether or not the
IS0 4378-2:1983, Plain bearings - Terms, definitions
change or damage adversely affect the performance
and classification
- Part 2: Friction and wear.
of the bearing.
IS0 4378-3:1983, Plain bearings - Terms, definitions
Consideration is restricted to characteristic forms
and classification - Part 3: Lubrication.
of change and damage which have a well-defined
appearance and which can be attributed to particu-
lar causes with a high degree of certainty. The fea-
1.3 Definitions
tures peculiar to the change and damage are
described, the various forms are illustrated with For the purposes of this International Standard, the
photographs and diagrams, and the most frequent definitions given in IS0 4378-l and IS0 4378-2 and
causes are given.
IS0 4378-3 apply.
1
---------------------- Page: 9 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Section 2: Damage to the bearing lining
metal displaced as the dirt particle is embedded.
2.1 Dirt contamination
The raised bearing metal is often subject to rubbing
by the counterface, and in this case appears as a
The effect of contaminating hard particles upon a
highly reflective halo around the embedded particle.
surface strongly depends on the relative motion of
the particles. A stationary position with respect to
The formation of wit-e wool can be caused by em-
the bearing (see 2.1.1) implies the risk of scoring the
bedded dirt (see 2.8.3).
journal (extreme effect in 2.8.3) and vice versa (see
2.1.2). Motion with respect to both surfaces is usu-
ally rather irregular (see 2.1.3).
2.1 .I .2 Causes
Scoring can also occur in direct
NOTE 1
journal-to-bearing contact (see 2.2).
Contamination of the oil by residues from manufac-
turing or commissioning (metal turnings, casting
2.1.1 Embedded particles (see figures 1 to 3) sand), poor maintenance of or damage to the filters
(carbon in the oil, particles produced by the wear of
other components) or bearing damage (fatigue,
21.1 .I Characteristics
cavitation wear).
Pitted surface with some particles of dirt embedded
introduction of foreign bodies during installation.
in Zhe bearing surface, surrounded by raised bearing
a b c d
alloy
Key
a- embedded foreign particle usually with a highly reflective raised ring (halo) of bearing material around it (see also figure 2)
b- crater left by a displaced foreign particle (see also figure 3)
C- particle of bearing metal from a damage site elsewhere in the bearing smeared onto the bearing surface
d- foreign particle with entry track
Figure 1 - Schematic diagram of possible forms of embedding
2
---------------------- Page: 10 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Material: steel/AlSn
Magnification: x 1 (actual size)
*ated in figure I)
Figure 2 - Embedding of foreign particles (typical of cause a illustr
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 50
Crater left by displaced foreign particle surrounded by reflective ring (halo) (typical af cause b
Figure 3 -
illustrated in figure 1)
3
---------------------- Page: 11 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
2.1.2.2 Causes
2.1.2 Scoring (see figures 4 and 5)
2.1.2.1 Characteristics
Contamination of the oil by large hard particles in-
troduced during manufacture or commissioning
Scratches in the direction of motion. Deep scores
(turnings), particles resulting from damage to other
or grooves may show displaced bearing metal
components due to poor maintenance, filter damage
alongside. Scores and grooves are burnished by
or bearing damage (fatigue, cavitation wear) to the
wear (see figure 4).
same bearing or the bearing immediately preceding
This results in a highly reflective line on both sides
it in the oil supply system.
of the groove, usually occurring in the most highly
loaded region of the bearing, but occasionally NOTE 2 Fine but widespread scoring is also possible 5s
a result of mixed lubrication (see 2.2).
around the entire circumference.
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 1 (actual size)
NOTE - Score has been burnished by wear on this thin-walled bearing.
Figure 4 - Deep circumferential score with displaced bearing metal alongslde
---------------------- Page: 12 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Magnification: x 1 (actual size)
Figure 5 - Scoring by particles entrained in the oil on a thick-walled bearing
---------------------- Page: 13 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
2.1.3.2 Causes
2.1.3 Dirt migration tracks (see figure6)
2.1.3.1 Characteristics
Contamination of the oil by very large hard particles
Multiple indentations by a hard particle in a line introduced during manufacture or commissioning,
generally inclined to the outer edge of the bearing particles resulting from damage to other compo-
often originating from grooves, pockets or oil inlets. nents due to poor maintenance or filter damage.
Direction of shaft rotation
Material: steel/AISn
Magnification: x 2
Dirt migration tracks from a pocket in a thin-walled bearing
Figure 6 -
---------------------- Page: 14 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
2.1.4.2 Causes
2.1.4 Influence of dust (see figure7)
2.1.4.1 Characteristics
Increased accumulation of dust or mud which
Matt, offen slightly roughened and finely scored reaches the lubricant despite air filtration and
surface. sealing.
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 3
Figure 7 - Change of appearance of lining due to influence of dust on a thin-walled bearing, with matt and
roughened surface and isolated fine scores
---------------------- Page: 15 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
the whole width of the bearing or in local areas of
2.2 Wear through partial lubrication
high pressure. The transition from unmarked to
marked areas is quite gradual. This polishing does
Wear is confined to changes in microgeometry and
not give rise to a detectable reduction in wall thick-
to the loss of material as a result of interaction be-
ness. Such running-in marks are normal after a
tween journal and bearing.
short period of operation.
NOTE 3 Scoring can also result from dirt contamination
(see 2.1.2).
2.2.1 Running-in polishing (see figure 8)
2.2.1.2 Causes
2.2.1 .I Characteristics
Polishing of the asperities on the bearing surface in
Very light refl ective marks in the most highly loaded the most highly loaded region and on local areas of
region of the beari ng; marks which a across high pressure.
PPear
Material: steel
/AlSn
Magnification:
x 1 (actual size)
Flgure 8 - Runnlnglin polishing and burnishlng In the main loaded area of a thin-walled bearing
---------------------- Page: 16 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
marked to marked areas is quite gradual. The re-
2.2.2 Bedding-in or adaptive wear (see
duction in wall thickness is barely perceptible. Such
figure 9)
running-in or adaptive wear is normal after an ap-
propriate interval of operation.
2.2.2.4 Characteristics
2.2.2.2 Causes
Smooth reflective wear marks in the most highly
Smoothing of the asperities and the bearing surface
loaded region of the bearing; marks which appear
profile in the most highly loaded region and on local
across the whole width of the bearing or in local
areas of high pressure. The transition from un- areas of high pressure.
h/l aterial: steel /lead bronze/electroplated overlay
M agnification: actual size)
xl (
Figure 9 - Bedding-in wear of the overlay in the main loaded area on a thin-walled bearing
---------------------- Page: 17 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
show material worn from one segment deposited on
2.2.3 Hard starting, wiping or displacement
the leading edge of the next segment in the direction
of the bearing surface (see figures 10 and 11)
of rotation.
2.2.3.4 Characteristics
2.2.3.2 Causes
Smooth reflective and displaced bearing surface
Initially mixed-film lubrication under extreme oper-
material which often extends as a tongue-like
ating conditions (slow turning or starting under load)
protuberance in the direction of rotation.
through short and hard contact with the counterface,
Segmented plain bearings suffering appreciable
overheating, oil starvation, inadequate clearance or
wear at high rubbing surface temperatures will often
geometrial defect.
Material: steel/white metal
Magnification: x 0,5
Figure IO - Wear pattern near the ends of the bearing (joint face area) In a thick-walled, lemon-shaped journal
bearing, due to faulty mounting
40
---------------------- Page: 18 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Direction of shaft rotation
‘Material: steel/white metal
Magnification: x 0,3
Figure 44 - Displaced bearlng metal In a thick-walled tilting pad thrust bearing due to misalignment or
overloading of the segment
44
---------------------- Page: 19 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
loaded region or in other areas of very high press-
2.2.4 Long-term wear (see figures 12 and 13)
ure and as the result of misalignment. Such wear
may be considered normal after an appropriate in-
2.2.4.4 Characteristics terval of operation.
In multilayer plain bearings, a clearly measurable 2.2.4.2 Causes
amount of wear of the bearing surface layers and
possibly of the intermediate layer, with a smooth Operation under conti nuous 0 r recurre nt mixed-film
transition from no wear to wear in the most highly lubrictition conditions for long periods.
Direction of shaft rotation Direction of shaft rotation
a) Magnification: x 3 b) Magnification: x 15
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Figure 42 - Wiping of lining near the oil hole
42
---------------------- Page: 20 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Material: steel/aluminium/electroplated overlay
Magnification: x 0,2
transition
Figure 43 - Long-term wear on a thin-walled bearing down to the intermediate layer with continuous
original surface
between area of wear and
13
---------------------- Page: 21 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
NOTE 4 Seizure may result in stopping of relative mo-
2.2.5 Seizure (see figures 14 to 18)
tion.
2.2.5.4 Characteristics
2.2.5.2 Causes
Pronounced and irregular removal of material from
Pronounced mixed-film lubrication occurring under
the overlay surface, possibly with exposure and
extreme operating conditions with progressively in-
roughening of the intermediate layer which may be
creasing generation of heat and journal-to-bearing
partially torn out. The bearing will be deeply scored
contact.
throughout, possibly with signs of overheating.
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 1 (actual size)
Figure 44 - Seizure on a multilayer plain bearing with totally detached intermediate layer, accompanied by
melting, spalllng and severe scoring
44
---------------------- Page: 22 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Direction of shaft rotation
Material: steel/tin-based white metal (bearing metal lining: lead tin)
Magnification: x 0,5
NOTE - The irregular detachment of material and welding is characteristic of adhesive effects in contrast to effects due
to dirt contamination (see 2.1).
Figure 15 - Destruction of bearing metal due to lack of oil in a thick-walled bearing
15
---------------------- Page: 23 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Sliding surface
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 200
Figure 16 - Bearing metal layer recrystallized at the surface by heating to above the melting point (etched)
16
---------------------- Page: 24 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Sliding surface
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 100
Figure 17 -
Bearing metal overloaded by temperature and pressure which resulted in intergranular cracking
and spalling of the bearing metal (etched)
17
---------------------- Page: 25 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
Sliding surface
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 200
Figure 18 - Bearing metal layer exhibiting incipient surface melting with entrained carbonaceous residue
(unetched)
18
---------------------- Page: 26 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
is frequently accompanied by dark-coloured de-
2.3 Overheating
posits resulting from products of oil degradation.
2.3.1.2 Causes
2.3.1 Faceting (see figure 19)
As tin crystals have anisotropic thermal expansion
2.3.1 .I Characteristics
in the different crystal axes, an extended period of
excessive thermal cycles may cause thermal
Formation of faceting or marbled relief on the run- ratcheting between crystals (in extreme cases, this
ning surface of a tin-based white metal. The effect may lead to intercrystalline cracking) (see 2.3.4)
f-- Direction of shaft rotation
Material: tin-based white metal
Magnification: x 2
Faceting effect on thrust bearing tilting pad due to frequent and excessive temperature fluctuation
Figure 19 -
19
---------------------- Page: 27 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
in semicircular bulges (B), sometimes like crests of
2.3.2 Creep deformation (see figure 20)
waves.
2.3.2.1 Characteristics
2.3.2.2 Causes
Shallow depressions in the region of maximum load Creep deformation of white metal lining under
and temperature, beginning smooth (A) and ending steady load, increasing with temperature.
Figure 20 - Creep deformation
20
---------------------- Page: 28 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
pearls or in streaks around the edge of the bearing.
2.3.3 Incipient melting and loss of material
The bearing surface is usually discoloured.
through melting (see figure 21)
2.3.3.2 Causes
2.3.3.1 Characteristics
Incipient melting or the melting of the low melting- During pronounced mixed-film lubrication, the gen-
point constituent of the bearing metal, usually as a eration of heat escalates rapidly and leads to ex-
result of seizure and in association with seizure tensive overheating. Low heat dissipation from the
characteristics. The resolidified metal appears as bearing aggravates the problem.
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 3
- Melting at the bearing edge and within the groove
Figure 21
21
---------------------- Page: 29 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
the direction of sliding, but without the appearance
2.3.4 Thermal cracking (see figures 22 and
of overheating on the surface of the journal.
23)
2.3.4.2 Causes
2.3.4.1 Characteristics
During pronounced mixed-film lubrication, the gen-
eration of heat escalates rapidly; the steep tem-
An irregular network of deep cracks over the entire
perature gradients and the higher thermal
width of the bearing, predominantly perpendicular
to the direction of sliding, accompanied by thermal expansion of the bearing metals relative to the steel
backing result in compressive yield of the bearing
discolouration and often by a similar appearance of
metal so that, on cooling, large tensile stresses oc-
the journal. Irregular cracks in the region of maxi-
mum temperature, predominantly perpendicular to cur which result in cracking.
Material: steel/tin-based white metal
Magnification: x 0,7
Thermal cracking, wiping and discolouratlon In the bearing metal layer of a thick-walled bearing
Figure 22 -
llner
22
---------------------- Page: 30 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
u
-.
3
!!.
3
c
3
---------------------- Page: 31 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
erosion. The cracks change direction above the
2.4 Fatigue (see figures 24 and 25)
bonding area; this leads to the spalling of pieces of
lining from the bearing metal layer.
2.4.1 General
2.4.1.2 Causes
2.4.1 .I Characteristics
Exceeding of the fatigue limit of the bearing material
Cracks which extend from the sliding surface
at the operating temperature.
propagating as a network and possibly exhibiting
- Bonding area
Bearing metal liner
a
b d
Liner backing
a- cracks
b- eroded cracks
C- cracks with perpendicutar propagation
d- spalling
Schematic diagram of different forms of fatigue cracks and spalling
Figure 24 -
24
---------------------- Page: 32 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
;i;
3
II)
-.
3
-.
cz
-
3
-
---------------------- Page: 33 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
2.4.2 Cracking (see figures 26 and 27)
Direction of shaft rotation -
-is+
a) Nlagnification: x 2
Direction of shaft rotation b->
b) Section from a) showing the lower half at increased magnification (x 50)
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Figure 26 - Cracks in the electroplated overlay
26
---------------------- Page: 34 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
2.4.2.1 Characteristics high pressure gradients. The dynamic loads on
internal combustion engine bearings are the most
Cracks which initially propagate perpendicular to
common cause of fatigue cracking. The risk of fa-
the direction of sliding, but which subsequently ex-
tigue is increased by the presence of additional
tend as a network in the most highly loaded region
static loading, e.g. at raised areas creating regions
or at areas of high pressure. of high pressure, and by high temperatures or edge
loading.
2.4.2.2 Causes
Exceeding of the fatigue limit as a result of excess-
ive pressure fluctuations in the lubricating film, with
Material: steel/lead bronze/electroplated overlay
Magnification: x 5
Figure 27 - Cracks in the bearing metal layer of a multilayer bearing In a narrow area of high loading
27
---------------------- Page: 35 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
bearing surface running parallel to the relevant
2.4.3 Spalling (see figures 25 and 28)
The crack continues under those
bonding area.
areas of the lining still remaining (see also 2.4.2).
2.4.3.1 Characteristics
2.4.3.2 Causes
Areas in the loaded zone in which either the overlay
or both overlay and intermediate layer become de- Exceeding of the fatigue limit as a result of excess-
tached leaving a thin and irregular part of the lowest ive pressure fluctuations in the lubricating film, with
layer concerned on the substrate. In the case of al- high pressure gradients; these occur under dynamic
loys based on lead or tin, the irregular remaining loading. The risk of fatigue is increased by additional
surface has a distinctive conchoidal appearance. static loading, e.g. at raised areas creating regions
Such residues can be recognized in sections of the of high pressure (see 3.2.1), and by high tempera-
lining as the zone between cracks normal to the
tures or edge loading.
white metal
Material: steel/tin-based
Magnification: x 0,5
Figure 28 -
Spalling by dynamic overload In lower layer and initial cracking in upper layer
28
---------------------- Page: 36 ----------------------
SIST ISO 7146:2002
IS0 7146:1993(E)
also be partially detached. A metallographic exam-
2.4.4 Loss of bond between the lining and the
ination is required.
steel backing (see figure 29)
2.4.4.2 Causes
2.4.4.1 Characteristics
Sub-standard bonding caused by contamination or
Large areas of detached bearing metal in well- faulty procedure during manufacture. The bonding
defined zones within the most highly loaded region, is unable to withstand the service loads and tem-
revealing a steel surface
...
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1993-04-O 1
Paliers lisses - Termes, caractéristiques et
causes de détérioration et de changement
d’aspect
Plain bearings - Terms, characteristics and causes of damage and
changes in appearance
Numéro de référence
ISO 7146:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Sommaire
Page
1
Section 1 Généralités .
1
1.1 Domaine d’application .
1
1.2 Références normatives .
1
1.3 Définitions .
2
...........................
Section 2 Détérioration de la couche antifriction
2
..........................................................................
2.1 Contamination
8
2.2 Usure par lubrification partielle .
19
2.3 Surchauffe .
24
...............................................
2.4 Fatigue (voir figures 24 et 25)
32
............................................................
2.5 Erosion par cavitation
2.6 Modifications dues à la corrosion et aux réactions
37
........................................................................
tribochimiques
44
.....................................................................................
2.7 Dépôts
48
2.8 Divers .
57
2.9 Cas spéciaux .
....................................... 59
Section 3 Détérioration du dos du palier
59
...................................
3.1 Usure par grippage du dos du palier
.............................................................. 64
3.2 Surface du logement
............................................................. 70
3.3 Alésage du logement
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 7146 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 123, Paliers lisses, sous-comité SC 2, Matériaux et lubri-
fiants, leurs propriétés, caractéristiques, méthodes d’essais et conditions
d’essais.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Introduction
Dans la pratique, la détérioration d’un palier peut être due à la conju-
gaison de plusieurs mécanismes. Ce peut être une erreur de montage
ou d’entretien, une fabrication défectueuse du palier lui-même, de son
logement ou de la pièce conjuguée. Dans d’autres cas, il peut s’agir
d’un mauvais compromis de conception pour des raisons d’économie
ou de conditions de fonctionnement imprévues. Elle résulte en tout cas
d’une combinaison complexe d’éléments: conception, fabrication, mon-
tage, fonctionnement, maintenance et refaconnage éventuel, qui ren-
dent souvent difficile d’en établir les causes’ premières.
En cas de détérioration très grave ou de destruction du palier, il peut
même s’avérer impossible d’en diagnostiquer les causes, les traces
ayant disparu.
II est toutefois d’importance primordiale de connaître les conditions ré-
elles de fonctionnement de l’ensemble et de posséder un état des
maintenances effectuées.
La ,classification des détériorations des paliers établie dans la présente
Norme internationale se fonde principalement sur les aspects visibles
des surfaces de frottement et autres, qui seuls permettent une détermi-
nation fiable des causes de ces détériorations.
Plusieurs phénomènes pouvant avoir des effets similaires sur la surface
de frottement, il est néanmoins parfois insuffisant de se borner à une
description de l’aspect pour diagnostiquer la cause. II faut alors tenir
compte des conditions de fonctionnement. C’est la raison pour laquelle
les sections un et deux sont subdivisées en sous-catégories fonction du
mécanisme de détérioration et du degré croissant de gravité qui dépend
quelquefois des conditions de fonctionnement.
Dans les paliers hydrodynamiques à film d’huile continu, il n’existe pas
de contact direct entre les parties en frottement. Les seuls changements
d’aspect et détériorations possibles résultent donc de la chaleur (sur-
chauffe, voir 2.3), des variations de pression d’huile (fatigue, voir 2.4)
des variations de pression à l’échelle microscopique (érosion par cavi-
tation, voir 2.5), des réactions chimiques avec le lubrifiant (corrosion et
dépôt, voir 2.6 et 2.7), respectivement, ou de circonstances spéciales
(voir 2.8).
La présence de particules étrangères dures de dimensions supérieures
à l’épaisseur minimale du film d’huile provoque un contact local indirect
entre le palier lisse et le tourillon (contamination, voir 2.1).
Dans des conditions de fonctionnement défavorables pour une lubri-
fication hydrodynamique, on peut également avoir un contact direct en-
tre le tourillon et le palier soit sur une large zone (arrêts et
redémarrages, charges élevées, hautes températures), soit sur une
zone plus localisée (défauts d’alignement, voir 2.9), qui provoque une
usure par contact (voir 2.2).
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Tant le contact direct que la contamination augmentent la sévérité des
conditions de fonctionnement et accentuent les effets thermiques et
chimiques (voir 2.3 et 2.6, respectivement).
Tout écart géométrique d’un palier assemblé par rapport à sa configu-
ration idéale se produit le plus souvent dans la zone ou l’intervalle entre
le palier et le tourillon est le plus petit, du fait de la direction de I’appli-
cation de la charge. L’apparition d’un type de détérioration inhabituelle
peut être signe soit d’un écart géométrique de l’élément sous charge,
considéré par rapport à sa configuration habituelle, soit d’une charge
anormale (voir 2.9).
---------------------- Page: 5 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 7146:1993(F)
Paliers lisses - Termes, caractéristiques et causes de
détérioration et de changement d’aspect
Section 1: Généralités
constituent des dispositions valables pour la pré-
1 .l Domaine d’application
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
La présente Norme internationale définit, décrit et
Toute norme est sujette à révision et les parties
classe les caractéristiques et les causes de chan-
prenantes des accords fondés sur la présente
gement d’aspect et de détérioration que peuvent
Norme internationale sont invitées à rechercher la
subir en service les tourillons et paliers
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
hydrodynamiques. Elle doit aider à comprendre les
des normes indiquées ci-après. Les membres de la
diverses formes de changement d’aspect et de dé-
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
térioration possibles.
internationales en vigueur à un moment donné.
Dans le cadre de la présente Norme internationale
les termes ((détérioration des paliers lisses)> recou-
ISO 4378-l :1983, Paliers lisses - Termes, définitions
vrent tous les types de changement de détérioration
et classifka tion - Partie 1: Conception, matériaux
et d’aspect subis par la surface du palier en service,
pour paliers et leurs propriétés.
que ce changement d’aspect ou cette détérioration
affecte ou non le fonctionnement du palier. ISO 4378-2:1983, Paliers lisses - Termes, définitions
et classification - Partie 2: Frottement et usure.
L’étude est limitée aux formes caractéristiques et
bien définies de changement d’aspect ou de dété-
ISO 4378,3:1983, Paliers lisses - Termes, définitions
rioration qui peuvent être assignées avec un haut
et classification - Partie 3: Lubrification.
degré de certitude à une cause donnée. La présente
Norme internationale décrit les aspects particuliers
du phénomène, en illustre les diverses formes à
l’aide de photographies et de schémas et en donne
les causes les plus fréquentes.
1.3 Définitions
1.2 Références normatives
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
nale, les définitions données dans I’ISO 4378-l et
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite, I’ISO 4378-2 et I’ISO 4378-3 s’appliquent.
---------------------- Page: 7 ----------------------
KO 7146:1993(F)
Section 2:
Détérioration de la couche antifriction
rées d’une surépaisseur de métal antifriction dé-
2.1 Contamination
placé qui vient frotter sur la pièce conjuguée. Les
zones de frottement apparaissent comme des halos
L’effet de particules contaminantes dures sur une
très réfléchissants autour de la particule incrustée.
surface dépend dans une large mesure du mouve-
ment relatif de ces particules. Si la particule reste
Les saletés incrustees peuvent provoquer la for-
fixe par rapport au palier (voir 2.14, elle risque
mation de battitures de fer (voir 2.8.3).
d’érafler le tourillon (effet extrême en 2.8.3) et vice
versa (voir 2.1.2). Si elle bouge, son effet sur les
2.1 .1.2 Causes
deux surfaces est en général régulier (voir 2.1.3).
Contamination de I’huile par des résidus de fabri-
NOTE 1 Les éraflures sont possibles également dans le
cation ou de mise en service (copeaux métalliques,
cas d’un contact direct tourillon-palier (voir 2.2).
détournage, sable de moulage), mauvaise mainte-
nance ou détérioration des filtres (carbone dans
2.1.1 Particules incrustées (voir figures 1 à 3)
I’huile, particules résultant de l’usure d’autres élé-
ments) ou détérioration du palier par érosion sous
2.1 .l.l Caractéristiques
l’effet de la cavitation ou par fatigue.
Surface piquée avec quelques particules de saleté Introduction de particules étrangères pendant I’ins-
incrustées dans la surface de frottement et entou- tallation.
a b d
ment électrolytique
antifriction
Légende
a- particule étrangère incrustée, généralement entourée d’un cercle (halo) extrêmement
réfléchissant de métal
également figure 2)
cratère laissé par le déplacement d’une particule incrustée (voir également figure 3)
b-
particule de métal antifriction provenant d’un autre endroit détérioré du palier, écrasée sur la couche antifriction
C-
d- particule étrangère avec sa trajectoire d’entrée
Figure 1 - Schéma des differentes formes possibles d’incrustation
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Matériaux: acier/AISn
Grossissement: x 1 (taille réelle)
Figure 2 - Incrustation de particules étrangères (exemple type du phénomène a représenté à la figure 1)
Matériaux: aciedbronze au plombhevêtement électrolytique
Grossissement: x 50
Figure 3 - Cratère laissé par le déplacement d’une particule incrustée, entourée du halo distinctif (cause
typique du phénomène b représenté à la figure 1)
3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.1.2.2 Causes
2.1.2 Éraflage (voir figures 4 et 5)
2.1.2.1 Caractéristiques
Contamination de I’huile par de grosses particules
dures introduites pendant la fabrication ou la mise
Rayures dans la direction du mouvement. Les
éraflures ou rainures profondes peuvent être ac- en service (copeaux de tournage); particules résul-
compagnées sur les côtés de déplacements de mé- tant de la détérioration d’autres éléments, mauvaise
maintenance, détérioration du filtre ou du palier lui-
tal. Les éraflures peuvent être brunies par l’usure
même ou du palier précédent dans le système
(voir figure 4).
d’alimentation en huile (fatigue, érosion par cavita-
II se forme une ligne très réfléchissante des deux
tion).
côtés de la rainure, généralement dans la partie du
palier la plus sollicitée, mais quelquefois aussi sur Une lubrification mixte (voir 2.2) peut
NOTE 2
toute la circonférence. également entraîner de fines éraflures dispersées.
Matériaux: acier/bronze au plomb/revêtement électrolytique
Grossissement: x 1 (taill e réelle)
NOTE - L’éraflure de ce coussinet mince a été brunie par l’usure.
Figure 4 - Éraflure circonférentielle profonde avec déplacement de métal antifriction de chaque côté
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.1.3.2 Causes
2.1.3 Trajectoires de migration de la saleté
(voir figure 6)
Contamination de I’huile par des particules dures
2.1.3.1 Caractéristiques trés grosses introduites pendant la fabrication ou la
mise en service, particules résultant de la détério-
Indentations multiples dues à une particule dure, en ration d’autres élkments, mauvaise maintenance ou
oblique généralement par rapport au bord extérieur détérioration du filtre.
du palier, provenant souvent de rainures, poches ou
entrées d’huile.
Sens de rotation de l’arbre
Matériaux: acier/AISn
Grossissement: x 2
Figure 6- Trajectoires de migration de la saleté provenant d’une poche dans un coussinet mince
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.1.4 Effets de la poussière (voir figure 7) 2.1.4.2 Causes
2.1.4.1 Caractéristiques
Accumulation de poussière ou de boue atteignant le
Surface mate, souvent légèrement rugueuse et fi- lubrifiant en dépit de la filtration de l’air et de
nement éraflée. l’étanchéité du palier.
Matériaux: aciedbronze
au plombh-evêtement électrolytique
Grossissement: x 3
Figure 7 - Changement d’aspect de la couche antifriction dû à l’effet de la poussière sur un coussinet mince,
avec surface mate et rugueuse et fines éraflures isolées
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
largeur ou dans des zones localisées sous pression
2.2 Usure par lubrification partielle
élevée. La transition entre zones marquées et zones
non marquées est très graduelle. Ce polissage
L’usure se limite à des modifications de microgéo-
n’entraîne pas une diminution notable de I’épais-
métrie et à une perte de matière par contact entre
seur. Les marques de rodage sont normales après
le tourillon et le palier.
une brève période de fonctionnement.
NOTE 3 Des éraflures peuvent également résulter de la
contamination du lubrifiant (voir 2.1.2).
2.2.1.2 Causes
2.2.1 Polissage par rodage (voir figure8)
Polissage des aspérités de la surface de frottement
2.2.1 .l Caractéristiques dans la région la plus chargée et dans les zones de
pression élevée.
Marq ue s réfléc hissa ntes t rès légères
apparaiss ant
dans la zone la plus charg ée du palier,
sur toute sa
Matériaux: acier/AISn
Grossissement: x 1 (taille réelle)
Figure 8 - Polissage par rodage et brunissage dans la zone de charge principale d’un coussinet mince
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
marquées est très graduelle. Une réduction
2.2.2 Grattage ou usure d’adaptation (voir
d’épaisseur minime est visible. Ce genre de phéno-
figure 9)
mène est normal après un certain temps de fonc-
tionnement.
2.2.2.1 Caractéristiques
2.2.2.2 Causes
Marques d’usure lisses réfléchissantes dans la ré-
gion la plus chargée, apparaissant sur toute la Iar- Adoucissement des aspérités de la surface de frot-
geur du palier ou dans les zones de pression tement dans la zone de charge la plus élevée ou
élevée. La transition entre zones marquées et non dans les zones de pression élevée.
Matériaux: aciedbronze au plomb/rev&tement électrolytique
Grossissement: x 1 (taille réelle)
Usure grattage du dans la zone de charge principale d’un coussinet
Figure 9 - revêtement électrolytique
Par
mince
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.2.3 Démarrage dur, essuyage ou
frottement voient souvent la matière arrachée d’un
déplacement de la surTace de frottement (voir segment se déposer sur le bord d’attaque du seg-
ment suivant dans le sens de rotation.
figures 10 et 11)
2.2.3.2 Causes
2.2.3.1 Caractéristiques
Début de lubrification mixte dans des conditions ex-
Déplacement de matière de la surface de frot-
trêmes de fonctionnement (tournage lent, démar-
tement, lisse et réfléchissante, qui se prolonge sou-
rage sous charge) qui provoque un contact bref
vent comme une langue dans le sens de rotation.
mais dur avec la pièce conjugée; surchauffe, arrêt
Les paliers I isses à segme nts su bissan t
une usure du débit d’huile, jeu insuffisant ou erreur de forme
marquée, à température é levée, de la
surfa ce de géométrique.
Matériaux: aci er/métal blanc
Grossissemen t: x 0,5
Figure 10 - Dessin d’usure due à une erreur de montage au voisinage des extrémités du palier (zone des
plans de joint) dans un palier-citron à paroi épaisse
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Sens de rotation de l’arbre
er
Matériaux: aci #/métal blanc
t:
Grossissemen x 0,3
Figure 11 - Déplacement de métal dû à un défaut d’alignement ou à une surcharge du segment dans un palier
à patins oscillants
11
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
chargée ou d’autres zones de forte pression, due à
2.2.4 Usure à long terme (voir figures 12 et
un défaut d’alignement. Ce genre d’usure peut être
13)
considéré comme normal après un certain temps
de fonctionnement.
2.2.4.1 Caractéristiques
lisses multicouches, quantité
Dans les paliers 2.2.4.2 Causes
d’usure des surfaces des couches du palier et
éventuellement de la couche intermédiaire, clai-
Fonctionnement dans des conditions de lubrification
rement mesurable, avec transition douce entre zo-
mixte continue ou répétée pendant de longues pé-
nes usées et non usées dans la région la plus riodes.
Sens de rotation de l’arbre
Sens de rotation de l’arbre
Grossissement: x 3
Grossissement: x 15
a1
W
Matériaux: acier/bronze au plombhevêtement électrolytique
Figure 12 -
Essuyage de la couche antifriction prés du trou d’huile
12
---------------------- Page: 18 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Matériaux: aciedalumin iumh-evê tement électrolytique
Grossissement: x 0,2
Usure à long terme d’un coussinet mince, pénétrant jusqu’à la couche intermédiaire avec
Figure 13 -
transition graduelle entre la zone d’usure et la surface d’origine
13
---------------------- Page: 19 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
NOTE 4 Le grippage peut résulter de l’arrêt d’un mou-
2.2.5 Grippage (voir figures 14 à 18)
vement par rapport à un autre.
2.251 Caractéristiques
2.2.5.2 Causes
Enlèvement de métal prononcé et irrégulier sur le
revêtement avec éventuellement mise à nu et atta- Lubrification mixte importante se produisant dans
que de la couche intermédiaire qui peut être par- des conditions extrêmes de fonctionnement avec
tiellement arrachée. Le palier est très éraflé et peut production croissante de chaleur et contact de plus
en plus serré entre le tourillon et le palier.
présenter des signes de surchauffe.
Matéri aux: acier/bronze au plombh-evêtement électrolytique
e réelle)
Grossi ssement: x 1 (taill
Figure 14 - Grippage sur un palier lisse multicouche avec couche intermddiaire complétement détachée
accompagné d’une fusion, d’un écaillage et d’un écaillage sCvère
14
---------------------- Page: 20 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Sens de rotation de l’arbre
Matériaux: acier/métal blanc à base d’étain (couche antifriction en alliage plomb-étain)
Grossissement: x 0,5
effets d’adhérence qui contrastent
NOTE - L’irrégulari té du décollement du métal et de la soudure est caractéristique des
avec I a contaminati on (voir 2.1).
Figure 15 - Destruction du métal antifriction due ii un manque d’huile dans un coussinet mince
15
---------------------- Page: 21 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Surface de frottement
/------
Matériaux: acier/métal blanc à base d’étain
Grossissement: x 200
Figure 16 - Couche de métal antifrictian recristallisée en surface par chauffage au-dessus du point de fusion
(couche décapée à l’acide)
---------------------- Page: 22 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Surface de frottement
r-
Matériaux: acier/métal blanc à base d’étain
Grossissement: x 100
Figure 17 - Métal antifriction soumis à une surcharge sous l’effet de la température et de la pression d’où une
fissuration intergranulaire et un écaillage du métal antifriction (métal décapé à l’acide)
---------------------- Page: 23 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Surface de frottement
Matéri aux: acier/métal blanc à base d’étai n
Grossi
ssement: x 200
Figure 18 - Couche de métal antifriction présentant un debut de pression superficielle avec entraînement de
résidu carbone (couche non décapée)
18
---------------------- Page: 24 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
gné de dépôts de couleur sombre résultant des
2.3 Surchauffe
produits de dégradation de I’huile.
2.3.1.2 Causes
2.3.1 Formation de facettes (voir figure 19)
Les cristaux d’étain ayant une dilatation anisotrope
2.3.1 .l Caractéristiques
dans les divers axes du cristal, une longue période
de cycles thermiques excessifs peut entraîner un
Formation de facettes ou d’un relief marbré sur la ((encliquetage>j des cristaux sous l’effet de la cha-
surface de glissement d’un métal blanc à base leur (et dans les cas extrêmes, une fissuration
d’étain. Ce phénomène est fréquemment accompa- intercristalline) (voir 2.3.4).
e- Sens de rotation de l’arbre
Matériaux: métal
blanc à base d’étain
Grossissement: x
2
Figure 19 - Patin oscillant de palier présentant des facettes dues à des fluctuations fréquentes et excessives
de température
19
---------------------- Page: 25 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
bourrelets semi-circulaires (B), un peu comme le
2.3.2 Déformation par fiuage (voir figure 20)
sommet des vagues.
2.3.2.1 Caractéristiques
2.3.2.2 Causes
Creux peu profonds dans la région de charge maxi-
male provoqués par la température, commentant Déformation de la régule sous l’effet d’une charge
constante, augmentant avec la température.
par une surface lisse (A) et se terminant par des
Figure 20 - Déformation par fiuage
---------------------- Page: 26 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
stries sur la périphérie du palier. La surface de
2.3.3 Début de fusion et perte de métal par
frottement est habituellement décolorée.
fusion (voir figure 21)
2.3.3.2 Causes
2.3.3.1 Caractéristiques
Pendant une période prolongée de lubrification
mixte, la production de chaleur augmente rapi-
Début de fusion ou fusion du constituant à bas point
dement et entraîne une surchauffe. La lenteur de la
de fusion du métal antifriction, souvent dû à un
grippage ou associé à ce phénomène. Le métal dissipation de la chaleur dans le palier aggrave le
resolidifié apparaît sous la forme de perles ou de problème.
Matériaux: aciedbronze au plombh-evêtement électrolytique
Grossissement: x 3
Figure 21 - Fusion en bordure du palier et dans la rainure
21
---------------------- Page: 27 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
t mais s ans apparition de surchauffe
de glissem en
2.3.4 Fissuration sous l’effet de la chaleur
du tourillon
en surface
(voir figures 22 et 23)
2.3.4.2 Causes
2.3.4.1 Caractéristiques
Dans des périodes prolongées de lubrification
Réseau irrégulier de fissurations profondes sur mixte, la production de chaleur augmente rapi-
toute la largeur du palier mais surtout perpendi- dement. Les gradients élevés de température et la
culairement au sens de glissement, s’accompagnant dilatation thermique plus grande des métaux anti-
de décoloration sous l’effet de la chaleur et souvent friction par rapport à l’acier du dos entraînent un
de phénomènes comparables sur le tourillon. Fis- écoulement excessif du métal antifriction et, au re-
sures irrégulières dans la région de température froidissement, des contraintes de traction élevées
maximale surtout perpendiculairement à la direction qui provoquent une fissuration.
blanc à base d’étain
Matéri aux: acier/métal
ssement: x 0,7
Grossi
Figure 22 - Essuyage par fissuration sous l’effet de la chaleur et décoloration de la couche de métal
antifriction d’un coussinet épais
22
---------------------- Page: 28 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Sens de rotation de l’arbre Y--i
Figure 23 - Patin oscillant de palier avec fissures résultant de la chaleur dans la zone de température
maximale
23
---------------------- Page: 29 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
érosion. Les fissures changent de direction au-
2.4 Fatigue (voir figures 24 et 25)
dessus de la zone d’adhérence ce qui entraîne un
écaillage des parties de la couche antifriction.
2.4.1 Généralités
2.4.1.2 Causes
2.4.1 .l Caractéristiques
Dépassement de la limite de fatigue du matériau
Fissures qui s’étendent en réseau depuis la surface
antifriction à la température de fonctionnement.
de frottement et qui peuvent en outre présenter une
- Zone d’adhérence
Couche antifriction
a
b d
Dos
a- fissures
b - fissures brodées
- fissures à propagation perpendiculaire
: - écaillage
Figure 24 - Schéma des différentes formes de fissuration ou d’écaillage par fatigue
24
---------------------- Page: 30 ----------------------
3
---------------------- Page: 31 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.4.2 Fissuration par fatigue (voir figures 26
et 27)
Sens de rotation de l’arbre
Grossissement: x 2
Sens de rotation de l’arbre
b) Coupe de la figure a) montrant la moitié Infhrieure & grossissement plua pouss6 (x 50)
Matériaux: acier/bronze au plomb/revêtement electrolytique
Figure 26 -
Fissure dans un revêtement électrolytique
26
---------------------- Page: 32 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.4.2.1 Caractéristiques cule lubrifiante avec forts gradients de pression. Les
charges dynamiques s’exercant sur les paliers des
Fissures qui se propagent initialement perpendi-
moteurs à combustion interne sont les causes les
culairement au sens de glissement mais qui ensuite
plus courantes de fissuration par fatigue. Le risque
forment un réseau dans la zone la plus chargée ou
de fatigue est accru par la présence d’une concen-
les zones de pression élevée.
tration de charges supplémentaires, par exemple
zones surélevées où la pression est plus forte ou
2.4.2.2 Causes lorsque la température ou les charges de bord aug-
mentent.
Dépassement de la limite de fatigue sous l’effet de
fluctuations excessives de la pression dans la pelli-
Matériaux: acier/bronze au plombkevêtement électrolytique
Grossissement: x 5
Figure 27 - Fissure dans la couche de métal antifriction d’un palier multicouche dans une bande étroite de
charge élevée
27
---------------------- Page: 33 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.4.3 Écaillage (voir figures 25 et 28) zone d’adhérence considérée. La fissure se poursuit
sous les parties de la couche antifriction subsis-
tantes (voir également 2.4.2).
2.4.3.1 Caractéristiques
2.4.3.2 Causes
Parties de la zone sous charge où le revêtement
seul ou bien le revêtement et la couche intermé- Dépassement de la limite de fatigue sous l’effet de
diaire se soulèvent ne laissant subsister qu’une fluctuations excessives de la pression dans le film
pellicule fine et irrégulière de la dernière couche sur d’huile avec forts gradients de pression. Ces phé-
le substrat. Dans le cas d’alliages à base de plomb nomènes se produisent sous charge dynamique. Le
ou d’étain, la surface irrégulière subsistante a un risque de fatigue est accru par les charges statiques
aspect conchoïdal distinctif. Ces résidus se recon- supplémentaires dues, par exemple, aux zones sur-
naissent sur les parties de couche antifriction élevées qui créent des régions de pression élevée
comme étant la zone entre fissures qui est perpen- (voir 3.2.1) aux températures élevées ou aux char-
diculaire à la surface de frottement et parallèle à la
ges de bord.
Matéri aux: scie r/métal blanc à base d’étain
Grossi ssement: x 0,5
gure 28 - Écaillage par surcharge dynamique
Fi de la partie inf6rie ure et amorce de fissuration dans la partie
supérieure
28
---------------------- Page: 34 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
également être partiellement décollés. Un examen
2.4.4 Décollement de la couche antifrlction du
métallographique est requis.
dos en acier (voir figure29)
2.4.4.1 Caractéristiques 2.4.4.2 Causes
Larges zones de métal
...
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1993-04-O 1
Paliers lisses - Termes, caractéristiques et
causes de détérioration et de changement
d’aspect
Plain bearings - Terms, characteristics and causes of damage and
changes in appearance
Numéro de référence
ISO 7146:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Sommaire
Page
1
Section 1 Généralités .
1
1.1 Domaine d’application .
1
1.2 Références normatives .
1
1.3 Définitions .
2
...........................
Section 2 Détérioration de la couche antifriction
2
..........................................................................
2.1 Contamination
8
2.2 Usure par lubrification partielle .
19
2.3 Surchauffe .
24
...............................................
2.4 Fatigue (voir figures 24 et 25)
32
............................................................
2.5 Erosion par cavitation
2.6 Modifications dues à la corrosion et aux réactions
37
........................................................................
tribochimiques
44
.....................................................................................
2.7 Dépôts
48
2.8 Divers .
57
2.9 Cas spéciaux .
....................................... 59
Section 3 Détérioration du dos du palier
59
...................................
3.1 Usure par grippage du dos du palier
.............................................................. 64
3.2 Surface du logement
............................................................. 70
3.3 Alésage du logement
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 7146 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 123, Paliers lisses, sous-comité SC 2, Matériaux et lubri-
fiants, leurs propriétés, caractéristiques, méthodes d’essais et conditions
d’essais.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Introduction
Dans la pratique, la détérioration d’un palier peut être due à la conju-
gaison de plusieurs mécanismes. Ce peut être une erreur de montage
ou d’entretien, une fabrication défectueuse du palier lui-même, de son
logement ou de la pièce conjuguée. Dans d’autres cas, il peut s’agir
d’un mauvais compromis de conception pour des raisons d’économie
ou de conditions de fonctionnement imprévues. Elle résulte en tout cas
d’une combinaison complexe d’éléments: conception, fabrication, mon-
tage, fonctionnement, maintenance et refaconnage éventuel, qui ren-
dent souvent difficile d’en établir les causes’ premières.
En cas de détérioration très grave ou de destruction du palier, il peut
même s’avérer impossible d’en diagnostiquer les causes, les traces
ayant disparu.
II est toutefois d’importance primordiale de connaître les conditions ré-
elles de fonctionnement de l’ensemble et de posséder un état des
maintenances effectuées.
La ,classification des détériorations des paliers établie dans la présente
Norme internationale se fonde principalement sur les aspects visibles
des surfaces de frottement et autres, qui seuls permettent une détermi-
nation fiable des causes de ces détériorations.
Plusieurs phénomènes pouvant avoir des effets similaires sur la surface
de frottement, il est néanmoins parfois insuffisant de se borner à une
description de l’aspect pour diagnostiquer la cause. II faut alors tenir
compte des conditions de fonctionnement. C’est la raison pour laquelle
les sections un et deux sont subdivisées en sous-catégories fonction du
mécanisme de détérioration et du degré croissant de gravité qui dépend
quelquefois des conditions de fonctionnement.
Dans les paliers hydrodynamiques à film d’huile continu, il n’existe pas
de contact direct entre les parties en frottement. Les seuls changements
d’aspect et détériorations possibles résultent donc de la chaleur (sur-
chauffe, voir 2.3), des variations de pression d’huile (fatigue, voir 2.4)
des variations de pression à l’échelle microscopique (érosion par cavi-
tation, voir 2.5), des réactions chimiques avec le lubrifiant (corrosion et
dépôt, voir 2.6 et 2.7), respectivement, ou de circonstances spéciales
(voir 2.8).
La présence de particules étrangères dures de dimensions supérieures
à l’épaisseur minimale du film d’huile provoque un contact local indirect
entre le palier lisse et le tourillon (contamination, voir 2.1).
Dans des conditions de fonctionnement défavorables pour une lubri-
fication hydrodynamique, on peut également avoir un contact direct en-
tre le tourillon et le palier soit sur une large zone (arrêts et
redémarrages, charges élevées, hautes températures), soit sur une
zone plus localisée (défauts d’alignement, voir 2.9), qui provoque une
usure par contact (voir 2.2).
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Tant le contact direct que la contamination augmentent la sévérité des
conditions de fonctionnement et accentuent les effets thermiques et
chimiques (voir 2.3 et 2.6, respectivement).
Tout écart géométrique d’un palier assemblé par rapport à sa configu-
ration idéale se produit le plus souvent dans la zone ou l’intervalle entre
le palier et le tourillon est le plus petit, du fait de la direction de I’appli-
cation de la charge. L’apparition d’un type de détérioration inhabituelle
peut être signe soit d’un écart géométrique de l’élément sous charge,
considéré par rapport à sa configuration habituelle, soit d’une charge
anormale (voir 2.9).
---------------------- Page: 5 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 7146:1993(F)
Paliers lisses - Termes, caractéristiques et causes de
détérioration et de changement d’aspect
Section 1: Généralités
constituent des dispositions valables pour la pré-
1 .l Domaine d’application
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
La présente Norme internationale définit, décrit et
Toute norme est sujette à révision et les parties
classe les caractéristiques et les causes de chan-
prenantes des accords fondés sur la présente
gement d’aspect et de détérioration que peuvent
Norme internationale sont invitées à rechercher la
subir en service les tourillons et paliers
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
hydrodynamiques. Elle doit aider à comprendre les
des normes indiquées ci-après. Les membres de la
diverses formes de changement d’aspect et de dé-
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
térioration possibles.
internationales en vigueur à un moment donné.
Dans le cadre de la présente Norme internationale
les termes ((détérioration des paliers lisses)> recou-
ISO 4378-l :1983, Paliers lisses - Termes, définitions
vrent tous les types de changement de détérioration
et classifka tion - Partie 1: Conception, matériaux
et d’aspect subis par la surface du palier en service,
pour paliers et leurs propriétés.
que ce changement d’aspect ou cette détérioration
affecte ou non le fonctionnement du palier. ISO 4378-2:1983, Paliers lisses - Termes, définitions
et classification - Partie 2: Frottement et usure.
L’étude est limitée aux formes caractéristiques et
bien définies de changement d’aspect ou de dété-
ISO 4378,3:1983, Paliers lisses - Termes, définitions
rioration qui peuvent être assignées avec un haut
et classification - Partie 3: Lubrification.
degré de certitude à une cause donnée. La présente
Norme internationale décrit les aspects particuliers
du phénomène, en illustre les diverses formes à
l’aide de photographies et de schémas et en donne
les causes les plus fréquentes.
1.3 Définitions
1.2 Références normatives
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
nale, les définitions données dans I’ISO 4378-l et
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite, I’ISO 4378-2 et I’ISO 4378-3 s’appliquent.
---------------------- Page: 7 ----------------------
KO 7146:1993(F)
Section 2:
Détérioration de la couche antifriction
rées d’une surépaisseur de métal antifriction dé-
2.1 Contamination
placé qui vient frotter sur la pièce conjuguée. Les
zones de frottement apparaissent comme des halos
L’effet de particules contaminantes dures sur une
très réfléchissants autour de la particule incrustée.
surface dépend dans une large mesure du mouve-
ment relatif de ces particules. Si la particule reste
Les saletés incrustees peuvent provoquer la for-
fixe par rapport au palier (voir 2.14, elle risque
mation de battitures de fer (voir 2.8.3).
d’érafler le tourillon (effet extrême en 2.8.3) et vice
versa (voir 2.1.2). Si elle bouge, son effet sur les
2.1 .1.2 Causes
deux surfaces est en général régulier (voir 2.1.3).
Contamination de I’huile par des résidus de fabri-
NOTE 1 Les éraflures sont possibles également dans le
cation ou de mise en service (copeaux métalliques,
cas d’un contact direct tourillon-palier (voir 2.2).
détournage, sable de moulage), mauvaise mainte-
nance ou détérioration des filtres (carbone dans
2.1.1 Particules incrustées (voir figures 1 à 3)
I’huile, particules résultant de l’usure d’autres élé-
ments) ou détérioration du palier par érosion sous
2.1 .l.l Caractéristiques
l’effet de la cavitation ou par fatigue.
Surface piquée avec quelques particules de saleté Introduction de particules étrangères pendant I’ins-
incrustées dans la surface de frottement et entou- tallation.
a b d
ment électrolytique
antifriction
Légende
a- particule étrangère incrustée, généralement entourée d’un cercle (halo) extrêmement
réfléchissant de métal
également figure 2)
cratère laissé par le déplacement d’une particule incrustée (voir également figure 3)
b-
particule de métal antifriction provenant d’un autre endroit détérioré du palier, écrasée sur la couche antifriction
C-
d- particule étrangère avec sa trajectoire d’entrée
Figure 1 - Schéma des differentes formes possibles d’incrustation
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Matériaux: acier/AISn
Grossissement: x 1 (taille réelle)
Figure 2 - Incrustation de particules étrangères (exemple type du phénomène a représenté à la figure 1)
Matériaux: aciedbronze au plombhevêtement électrolytique
Grossissement: x 50
Figure 3 - Cratère laissé par le déplacement d’une particule incrustée, entourée du halo distinctif (cause
typique du phénomène b représenté à la figure 1)
3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.1.2.2 Causes
2.1.2 Éraflage (voir figures 4 et 5)
2.1.2.1 Caractéristiques
Contamination de I’huile par de grosses particules
dures introduites pendant la fabrication ou la mise
Rayures dans la direction du mouvement. Les
éraflures ou rainures profondes peuvent être ac- en service (copeaux de tournage); particules résul-
compagnées sur les côtés de déplacements de mé- tant de la détérioration d’autres éléments, mauvaise
maintenance, détérioration du filtre ou du palier lui-
tal. Les éraflures peuvent être brunies par l’usure
même ou du palier précédent dans le système
(voir figure 4).
d’alimentation en huile (fatigue, érosion par cavita-
II se forme une ligne très réfléchissante des deux
tion).
côtés de la rainure, généralement dans la partie du
palier la plus sollicitée, mais quelquefois aussi sur Une lubrification mixte (voir 2.2) peut
NOTE 2
toute la circonférence. également entraîner de fines éraflures dispersées.
Matériaux: acier/bronze au plomb/revêtement électrolytique
Grossissement: x 1 (taill e réelle)
NOTE - L’éraflure de ce coussinet mince a été brunie par l’usure.
Figure 4 - Éraflure circonférentielle profonde avec déplacement de métal antifriction de chaque côté
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.1.3.2 Causes
2.1.3 Trajectoires de migration de la saleté
(voir figure 6)
Contamination de I’huile par des particules dures
2.1.3.1 Caractéristiques trés grosses introduites pendant la fabrication ou la
mise en service, particules résultant de la détério-
Indentations multiples dues à une particule dure, en ration d’autres élkments, mauvaise maintenance ou
oblique généralement par rapport au bord extérieur détérioration du filtre.
du palier, provenant souvent de rainures, poches ou
entrées d’huile.
Sens de rotation de l’arbre
Matériaux: acier/AISn
Grossissement: x 2
Figure 6- Trajectoires de migration de la saleté provenant d’une poche dans un coussinet mince
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.1.4 Effets de la poussière (voir figure 7) 2.1.4.2 Causes
2.1.4.1 Caractéristiques
Accumulation de poussière ou de boue atteignant le
Surface mate, souvent légèrement rugueuse et fi- lubrifiant en dépit de la filtration de l’air et de
nement éraflée. l’étanchéité du palier.
Matériaux: aciedbronze
au plombh-evêtement électrolytique
Grossissement: x 3
Figure 7 - Changement d’aspect de la couche antifriction dû à l’effet de la poussière sur un coussinet mince,
avec surface mate et rugueuse et fines éraflures isolées
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
largeur ou dans des zones localisées sous pression
2.2 Usure par lubrification partielle
élevée. La transition entre zones marquées et zones
non marquées est très graduelle. Ce polissage
L’usure se limite à des modifications de microgéo-
n’entraîne pas une diminution notable de I’épais-
métrie et à une perte de matière par contact entre
seur. Les marques de rodage sont normales après
le tourillon et le palier.
une brève période de fonctionnement.
NOTE 3 Des éraflures peuvent également résulter de la
contamination du lubrifiant (voir 2.1.2).
2.2.1.2 Causes
2.2.1 Polissage par rodage (voir figure8)
Polissage des aspérités de la surface de frottement
2.2.1 .l Caractéristiques dans la région la plus chargée et dans les zones de
pression élevée.
Marq ue s réfléc hissa ntes t rès légères
apparaiss ant
dans la zone la plus charg ée du palier,
sur toute sa
Matériaux: acier/AISn
Grossissement: x 1 (taille réelle)
Figure 8 - Polissage par rodage et brunissage dans la zone de charge principale d’un coussinet mince
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
marquées est très graduelle. Une réduction
2.2.2 Grattage ou usure d’adaptation (voir
d’épaisseur minime est visible. Ce genre de phéno-
figure 9)
mène est normal après un certain temps de fonc-
tionnement.
2.2.2.1 Caractéristiques
2.2.2.2 Causes
Marques d’usure lisses réfléchissantes dans la ré-
gion la plus chargée, apparaissant sur toute la Iar- Adoucissement des aspérités de la surface de frot-
geur du palier ou dans les zones de pression tement dans la zone de charge la plus élevée ou
élevée. La transition entre zones marquées et non dans les zones de pression élevée.
Matériaux: aciedbronze au plomb/rev&tement électrolytique
Grossissement: x 1 (taille réelle)
Usure grattage du dans la zone de charge principale d’un coussinet
Figure 9 - revêtement électrolytique
Par
mince
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
2.2.3 Démarrage dur, essuyage ou
frottement voient souvent la matière arrachée d’un
déplacement de la surTace de frottement (voir segment se déposer sur le bord d’attaque du seg-
ment suivant dans le sens de rotation.
figures 10 et 11)
2.2.3.2 Causes
2.2.3.1 Caractéristiques
Début de lubrification mixte dans des conditions ex-
Déplacement de matière de la surface de frot-
trêmes de fonctionnement (tournage lent, démar-
tement, lisse et réfléchissante, qui se prolonge sou-
rage sous charge) qui provoque un contact bref
vent comme une langue dans le sens de rotation.
mais dur avec la pièce conjugée; surchauffe, arrêt
Les paliers I isses à segme nts su bissan t
une usure du débit d’huile, jeu insuffisant ou erreur de forme
marquée, à température é levée, de la
surfa ce de géométrique.
Matériaux: aci er/métal blanc
Grossissemen t: x 0,5
Figure 10 - Dessin d’usure due à une erreur de montage au voisinage des extrémités du palier (zone des
plans de joint) dans un palier-citron à paroi épaisse
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Sens de rotation de l’arbre
er
Matériaux: aci #/métal blanc
t:
Grossissemen x 0,3
Figure 11 - Déplacement de métal dû à un défaut d’alignement ou à une surcharge du segment dans un palier
à patins oscillants
11
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
chargée ou d’autres zones de forte pression, due à
2.2.4 Usure à long terme (voir figures 12 et
un défaut d’alignement. Ce genre d’usure peut être
13)
considéré comme normal après un certain temps
de fonctionnement.
2.2.4.1 Caractéristiques
lisses multicouches, quantité
Dans les paliers 2.2.4.2 Causes
d’usure des surfaces des couches du palier et
éventuellement de la couche intermédiaire, clai-
Fonctionnement dans des conditions de lubrification
rement mesurable, avec transition douce entre zo-
mixte continue ou répétée pendant de longues pé-
nes usées et non usées dans la région la plus riodes.
Sens de rotation de l’arbre
Sens de rotation de l’arbre
Grossissement: x 3
Grossissement: x 15
a1
W
Matériaux: acier/bronze au plombhevêtement électrolytique
Figure 12 -
Essuyage de la couche antifriction prés du trou d’huile
12
---------------------- Page: 18 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Matériaux: aciedalumin iumh-evê tement électrolytique
Grossissement: x 0,2
Usure à long terme d’un coussinet mince, pénétrant jusqu’à la couche intermédiaire avec
Figure 13 -
transition graduelle entre la zone d’usure et la surface d’origine
13
---------------------- Page: 19 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
NOTE 4 Le grippage peut résulter de l’arrêt d’un mou-
2.2.5 Grippage (voir figures 14 à 18)
vement par rapport à un autre.
2.251 Caractéristiques
2.2.5.2 Causes
Enlèvement de métal prononcé et irrégulier sur le
revêtement avec éventuellement mise à nu et atta- Lubrification mixte importante se produisant dans
que de la couche intermédiaire qui peut être par- des conditions extrêmes de fonctionnement avec
tiellement arrachée. Le palier est très éraflé et peut production croissante de chaleur et contact de plus
en plus serré entre le tourillon et le palier.
présenter des signes de surchauffe.
Matéri aux: acier/bronze au plombh-evêtement électrolytique
e réelle)
Grossi ssement: x 1 (taill
Figure 14 - Grippage sur un palier lisse multicouche avec couche intermddiaire complétement détachée
accompagné d’une fusion, d’un écaillage et d’un écaillage sCvère
14
---------------------- Page: 20 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Sens de rotation de l’arbre
Matériaux: acier/métal blanc à base d’étain (couche antifriction en alliage plomb-étain)
Grossissement: x 0,5
effets d’adhérence qui contrastent
NOTE - L’irrégulari té du décollement du métal et de la soudure est caractéristique des
avec I a contaminati on (voir 2.1).
Figure 15 - Destruction du métal antifriction due ii un manque d’huile dans un coussinet mince
15
---------------------- Page: 21 ----------------------
ISO 7146:1993(F)
Surface de frottement
/------
Matériaux: acier/métal blanc à base d’étain
Grossissement: x 200
Figure 16 - Couche de métal antifrictian recristallisée en surface par chauffage au-dessus du point de fusion
(couche décapée à l’acide)
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ISO 7146:1993(F)
Surface de frottement
r-
Matériaux: acier/métal blanc à base d’étain
Grossissement: x 100
Figure 17 - Métal antifriction soumis à une surcharge sous l’effet de la température et de la pression d’où une
fissuration intergranulaire et un écaillage du métal antifriction (métal décapé à l’acide)
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ISO 7146:1993(F)
Surface de frottement
Matéri aux: acier/métal blanc à base d’étai n
Grossi
ssement: x 200
Figure 18 - Couche de métal antifriction présentant un debut de pression superficielle avec entraînement de
résidu carbone (couche non décapée)
18
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ISO 7146:1993(F)
gné de dépôts de couleur sombre résultant des
2.3 Surchauffe
produits de dégradation de I’huile.
2.3.1.2 Causes
2.3.1 Formation de facettes (voir figure 19)
Les cristaux d’étain ayant une dilatation anisotrope
2.3.1 .l Caractéristiques
dans les divers axes du cristal, une longue période
de cycles thermiques excessifs peut entraîner un
Formation de facettes ou d’un relief marbré sur la ((encliquetage>j des cristaux sous l’effet de la cha-
surface de glissement d’un métal blanc à base leur (et dans les cas extrêmes, une fissuration
d’étain. Ce phénomène est fréquemment accompa- intercristalline) (voir 2.3.4).
e- Sens de rotation de l’arbre
Matériaux: métal
blanc à base d’étain
Grossissement: x
2
Figure 19 - Patin oscillant de palier présentant des facettes dues à des fluctuations fréquentes et excessives
de température
19
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ISO 7146:1993(F)
bourrelets semi-circulaires (B), un peu comme le
2.3.2 Déformation par fiuage (voir figure 20)
sommet des vagues.
2.3.2.1 Caractéristiques
2.3.2.2 Causes
Creux peu profonds dans la région de charge maxi-
male provoqués par la température, commentant Déformation de la régule sous l’effet d’une charge
constante, augmentant avec la température.
par une surface lisse (A) et se terminant par des
Figure 20 - Déformation par fiuage
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ISO 7146:1993(F)
stries sur la périphérie du palier. La surface de
2.3.3 Début de fusion et perte de métal par
frottement est habituellement décolorée.
fusion (voir figure 21)
2.3.3.2 Causes
2.3.3.1 Caractéristiques
Pendant une période prolongée de lubrification
mixte, la production de chaleur augmente rapi-
Début de fusion ou fusion du constituant à bas point
dement et entraîne une surchauffe. La lenteur de la
de fusion du métal antifriction, souvent dû à un
grippage ou associé à ce phénomène. Le métal dissipation de la chaleur dans le palier aggrave le
resolidifié apparaît sous la forme de perles ou de problème.
Matériaux: aciedbronze au plombh-evêtement électrolytique
Grossissement: x 3
Figure 21 - Fusion en bordure du palier et dans la rainure
21
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ISO 7146:1993(F)
t mais s ans apparition de surchauffe
de glissem en
2.3.4 Fissuration sous l’effet de la chaleur
du tourillon
en surface
(voir figures 22 et 23)
2.3.4.2 Causes
2.3.4.1 Caractéristiques
Dans des périodes prolongées de lubrification
Réseau irrégulier de fissurations profondes sur mixte, la production de chaleur augmente rapi-
toute la largeur du palier mais surtout perpendi- dement. Les gradients élevés de température et la
culairement au sens de glissement, s’accompagnant dilatation thermique plus grande des métaux anti-
de décoloration sous l’effet de la chaleur et souvent friction par rapport à l’acier du dos entraînent un
de phénomènes comparables sur le tourillon. Fis- écoulement excessif du métal antifriction et, au re-
sures irrégulières dans la région de température froidissement, des contraintes de traction élevées
maximale surtout perpendiculairement à la direction qui provoquent une fissuration.
blanc à base d’étain
Matéri aux: acier/métal
ssement: x 0,7
Grossi
Figure 22 - Essuyage par fissuration sous l’effet de la chaleur et décoloration de la couche de métal
antifriction d’un coussinet épais
22
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ISO 7146:1993(F)
Sens de rotation de l’arbre Y--i
Figure 23 - Patin oscillant de palier avec fissures résultant de la chaleur dans la zone de température
maximale
23
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ISO 7146:1993(F)
érosion. Les fissures changent de direction au-
2.4 Fatigue (voir figures 24 et 25)
dessus de la zone d’adhérence ce qui entraîne un
écaillage des parties de la couche antifriction.
2.4.1 Généralités
2.4.1.2 Causes
2.4.1 .l Caractéristiques
Dépassement de la limite de fatigue du matériau
Fissures qui s’étendent en réseau depuis la surface
antifriction à la température de fonctionnement.
de frottement et qui peuvent en outre présenter une
- Zone d’adhérence
Couche antifriction
a
b d
Dos
a- fissures
b - fissures brodées
- fissures à propagation perpendiculaire
: - écaillage
Figure 24 - Schéma des différentes formes de fissuration ou d’écaillage par fatigue
24
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3
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ISO 7146:1993(F)
2.4.2 Fissuration par fatigue (voir figures 26
et 27)
Sens de rotation de l’arbre
Grossissement: x 2
Sens de rotation de l’arbre
b) Coupe de la figure a) montrant la moitié Infhrieure & grossissement plua pouss6 (x 50)
Matériaux: acier/bronze au plomb/revêtement electrolytique
Figure 26 -
Fissure dans un revêtement électrolytique
26
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ISO 7146:1993(F)
2.4.2.1 Caractéristiques cule lubrifiante avec forts gradients de pression. Les
charges dynamiques s’exercant sur les paliers des
Fissures qui se propagent initialement perpendi-
moteurs à combustion interne sont les causes les
culairement au sens de glissement mais qui ensuite
plus courantes de fissuration par fatigue. Le risque
forment un réseau dans la zone la plus chargée ou
de fatigue est accru par la présence d’une concen-
les zones de pression élevée.
tration de charges supplémentaires, par exemple
zones surélevées où la pression est plus forte ou
2.4.2.2 Causes lorsque la température ou les charges de bord aug-
mentent.
Dépassement de la limite de fatigue sous l’effet de
fluctuations excessives de la pression dans la pelli-
Matériaux: acier/bronze au plombkevêtement électrolytique
Grossissement: x 5
Figure 27 - Fissure dans la couche de métal antifriction d’un palier multicouche dans une bande étroite de
charge élevée
27
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ISO 7146:1993(F)
2.4.3 Écaillage (voir figures 25 et 28) zone d’adhérence considérée. La fissure se poursuit
sous les parties de la couche antifriction subsis-
tantes (voir également 2.4.2).
2.4.3.1 Caractéristiques
2.4.3.2 Causes
Parties de la zone sous charge où le revêtement
seul ou bien le revêtement et la couche intermé- Dépassement de la limite de fatigue sous l’effet de
diaire se soulèvent ne laissant subsister qu’une fluctuations excessives de la pression dans le film
pellicule fine et irrégulière de la dernière couche sur d’huile avec forts gradients de pression. Ces phé-
le substrat. Dans le cas d’alliages à base de plomb nomènes se produisent sous charge dynamique. Le
ou d’étain, la surface irrégulière subsistante a un risque de fatigue est accru par les charges statiques
aspect conchoïdal distinctif. Ces résidus se recon- supplémentaires dues, par exemple, aux zones sur-
naissent sur les parties de couche antifriction élevées qui créent des régions de pression élevée
comme étant la zone entre fissures qui est perpen- (voir 3.2.1) aux températures élevées ou aux char-
diculaire à la surface de frottement et parallèle à la
ges de bord.
Matéri aux: scie r/métal blanc à base d’étain
Grossi ssement: x 0,5
gure 28 - Écaillage par surcharge dynamique
Fi de la partie inf6rie ure et amorce de fissuration dans la partie
supérieure
28
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ISO 7146:1993(F)
également être partiellement décollés. Un examen
2.4.4 Décollement de la couche antifrlction du
métallographique est requis.
dos en acier (voir figure29)
2.4.4.1 Caractéristiques 2.4.4.2 Causes
Larges zones de métal
...
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