汽车零部件的失效模式及其分析

5.影响因素
介质的性质,介质作用在摩擦表面的状态及摩擦材料的 性能 6.改善措施 用合金化法增加材料的耐腐蚀性;去除残留拉应力
五,微动磨损
1.定义 两紧配合的接触表面相对低振幅的振动而引起表面复合 磨损出现材料损失的现象. 2.磨损表面特征: 复合形式(粘 着,氧化,磨料的组合)磨损.有较集 , 中的凹坑. 3.举 例 静配合的轴与孔表面,联接件(花键,销,螺钉) 4.影响因素 材料的性能,滑动距离,载荷,振动频率和振幅 5.改善措施 适当润滑(保护表面防止氧化);减少震动总次数和振 幅;提高硬度和选择适当的材料配合副;适当的过盈配 合;材料表面硫化处理,磷化处理,表面镀层.
三,零件失效的基本原因 1.工作条件 1)零件的受力状况 (1)载荷的类型 (2)载荷在零件中的应力状态 2)零件的工作环境 2.设计制造 3.使用与维修
第二节 汽车零部件磨损失效模式与失效机理
一,磨料磨损 1.定义 在摩擦过程中,因硬质颗粒或硬的凸出物划伤摩擦表面 而引起材料脱落的现象. 2.磨损表面特征: 刮伤,沟槽擦伤 3.举 例 内燃机的气缸壁 4.磨料的来源 对汽车发动机来说,空气中的尘埃,燃润料里的夹杂 物,零件在摩擦过程中剥落的磨屑
第四节 汽车零部件腐蚀失效及其机理
零件的腐蚀 零件受周围介质作用而引起的损坏.(汽车零件20％因 腐蚀而失效) 一,化学腐蚀失效机理 1)定义 金属零件与介质直接发生化学作用而引起的损伤. 2)应用 金属在干燥空气中的氧化;在不导电介质中的腐蚀. 二,电化学腐蚀失效机理 1)定义 两个不同的金属在一个导电溶液中形成一对电极,产生 电化学反应,使充当阳极的金属被腐蚀.(腐蚀同时拌 有电流产生.)
二,粘 着磨 损 粘 1.定义 摩擦副相对运动时,由于固相焊合(两摩擦表面金属直 接接触形成粘和点),接触表面的材料由一个表面转移 到另一个表面的现象. 2.磨损表面特征:
擦伤,锥形坑,鱼鳞片状,麻点,沟槽
3.举 例 内燃机的铝活塞与缸壁,滑动轴承等 4.影响因素 材料,滑动速度,温度,润滑条件 5.减少粘 着磨损的措施 提高硬度,降低温度,速度,改善润滑条件.
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第三节 汽车零部件疲劳断裂失效及其机理
1.定义 定义 由于循环负荷或交变应力作用所引起的断裂现象 2.分类 无裂纹零件疲劳断裂失效 (曲轴,连杆,齿轮) 高周疲劳(应力循环次数 ≥ 10 4) 裂纹零件疲劳断裂失效 (各种大构件) 低周疲劳(应力循环次数 4 ≤ 10 )
3.失效机理 滑移—微观裂纹产生(疲劳裂纹源的萌生阶段)—微观 裂纹连接—宏观裂纹扩展(疲劳裂纹的扩展阶段)—断 裂失效 4.提高汽车零件抗疲劳断裂的方法 1)延缓疲劳裂纹萌生时间 强化金属合金表面(喷丸,表面热处理);提高金属材 料的纯洁度;提高零件表面完整性设计水平,避免应力 集中. 2)降低疲劳裂纹扩展的速率 止裂孔法;扩孔清除法;刮磨修理法 3)提高疲劳裂纹门槛值(疲劳裂纹不扩展(稳定)的 最高应力强度.
2)应用 金属在酸,碱,盐溶液及潮湿空气中的腐蚀. 3)改善的措施 采用覆盖层 (1)金属:镀铬,锡 (2)非金属:油漆,塑料
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汽车零部件变形失效及其机理
1.定义 零件在使用过程中,由于承载或内部应力的作用,使零 件的尺寸和形状改变的现象. 2.分类 (1)弹性变形失效 零件在外力作用下发生弹性挠曲的挠度超过许用值(应 力并未超过弹性极限)而破坏零件间相互位置精度的现 象. (2)塑性变形失效 零件的工作应力超过材料的屈服极限因塑性变形而导致 的失效 (3)蠕变 材料在一定应力(或载荷)作用下,变形随时间的延长 不断增加的现象.
三,表面疲劳磨损
1.定义 两接触表面在交变接触压应力的作用下,材料产生疲劳 裂纹和分离出微片或颗粒的现象. 2.磨损表面特征: 裂纹,麻点,剥落 3.举 例 滚动轴承,齿轮副,凸轮和挺杆,滑动轴承等 4.影响因素 零件材料,热处理的金相组织,表面粗糙度,接触精度, 润滑状态. 5.减少疲劳磨损的措施 提高材料的强度,硬度及零件摩擦表面间的润滑油粘度
四,腐蚀磨损
1.定义 零件表面在摩擦过程中,表面金属与周围介质发生化学 (金属在不导电介质中的腐蚀)或电化学腐蚀(金属在 导电介质中的腐蚀). 2.磨损表面特征: 有反应物生成(形成膜或颗粒) 3.举 例 曲轴轴颈的氧化磨损,气缸套的低温腐蚀) 4.分类 1)氧化磨损 2)特殊介质腐蚀磨损 3)气蚀(穴蚀) 4)氢致磨损
失效类型 失 磨
效
模
式
举
例
损 磨料磨损,表面 疲劳磨损,腐蚀 磨损
气缸工作表面"拉缸",曲 轴"抱轴" 曲轴断裂,齿轮轮齿折断 湿式气缸套外壁麻点,孔穴 曲轴的弯曲,扭曲,基础件 (气缸体,变速器壳)变形│ 橡胶轮胎,塑料器件
疲劳断裂 腐蚀疲劳,热疲劳 腐 变 老 蚀 化学腐蚀, 穴蚀 形 过量弹性变形 过量塑性变形 化 龟裂,变硬
第二章 汽车零部件的失效模式及其分析
第一节 汽车零部件失效的概念及分类
汽车零部件失效分析的目的 研究汽车零部件丧失其规定功能的原因,特征和规律, 提出改进和预防措施,提高汽车可靠性和使用寿命. 一,基本概念 1 1)失效: 汽车零部件失去原设计所规定的功能.(包含功能降低 和有严重损伤或隐患,继续使用会失去可靠性及安全性) 2)失效模式 ) 失效的表现形式 3)失效机理: 导致零部件失效的物理,化学或机械的变化原因 二,失效的基本类型
4.影响因素 磨料的粒度,硬度和尺寸,材料的断裂韧性及材料的弹 性模数 5.减少磨料磨损的措施 避免汽车在含尘率大的土路上列队行驶;防止燃油,润 滑油在储存及运输过程中混入机械杂质;改善发动机的 空气滤清器,燃油滤清器和机油滤清器的滤清质量;密 封曲轴箱,变速器壳体,进气管道接头;加强总成装配 前的清洁工作.