4-金屬構(gòu)件失效的預防

1、1 4.1 金屬構(gòu)件失效的預防金屬構(gòu)件失效的預防 一一 變形失效變形失效 一一、變形的預防變形的預防 選擇合適的材料或構(gòu)件結(jié)構(gòu)：選用選擇合適的材料或構(gòu)件結(jié)構(gòu)：選用E值高的材值高的材 料或改善構(gòu)件結(jié)構(gòu)盡可能獲得大的剛度；料或改善構(gòu)件結(jié)構(gòu)盡可能獲得大的剛度； 確定適當?shù)臉?gòu)件匹配尺寸或變形的約束條件；確定適當?shù)臉?gòu)件匹配尺寸或變形的約束條件； 采用減少變形影響的連接件，如皮帶傳動、采用減少變形影響的連接件，如皮帶傳動、 軟管連接、柔性軸、橢圓管板等。軟管連接、柔性軸、橢圓管板等。 1. 防彈性變形失效的措施防彈性變形失效的措施 4.1 金屬構(gòu)件失效的預防金屬構(gòu)件失效的預防 2 2. 防塑性變形失效的措

2、施防塑性變形失效的措施 合理選材，選擇合適的屈服強度，保證材料質(zhì)量、組織合理選材，選擇合適的屈服強度，保證材料質(zhì)量、組織 狀態(tài)及冶金缺陷；狀態(tài)及冶金缺陷； 準確地確定構(gòu)件的工作載荷，正確計算應力，合理選取準確地確定構(gòu)件的工作載荷，正確計算應力，合理選取 安全系數(shù)及進行結(jié)構(gòu)設計，減少應力集中及降低應力集安全系數(shù)及進行結(jié)構(gòu)設計，減少應力集中及降低應力集 中水平；中水平； 嚴格按照加工工藝規(guī)程對構(gòu)件成形，減少殘余應力；嚴格按照加工工藝規(guī)程對構(gòu)件成形，減少殘余應力； 嚴禁構(gòu)件運行超載；嚴禁構(gòu)件運行超載； 監(jiān)測腐蝕環(huán)境構(gòu)件強度尺寸的減小。監(jiān)測腐蝕環(huán)境構(gòu)件強度尺寸的減小。 3 3. 防高溫變形失效的措施防

3、高溫變形失效的措施 抗蠕變措施抗蠕變措施 選用抗蠕變性能合適的材料；選用抗蠕變性能合適的材料； 防止裝備中構(gòu)件的超溫使用。防止裝備中構(gòu)件的超溫使用。 抗應力松弛失效措施抗應力松弛失效措施 選用松弛穩(wěn)定性好的材料；選用松弛穩(wěn)定性好的材料； 對使用過程中的構(gòu)件進行對使用過程中的構(gòu)件進行 一次或多次再緊固。一次或多次再緊固。 4 二二 韌韌/脆性斷裂脆性斷裂 二二、韌韌/脆性斷裂的預防脆性斷裂的預防 設計時充分考慮構(gòu)件的承載能力，盡可能使塑性變設計時充分考慮構(gòu)件的承載能力，盡可能使塑性變 形不要發(fā)展為斷裂；形不要發(fā)展為斷裂； 操作時保持儀表完好的狀態(tài)，準確顯示操作工況；操作時保持儀表完好的狀態(tài)，準確

4、顯示操作工況； 嚴格遵守操作規(guī)程，嚴禁超載、超溫、超速等；嚴格遵守操作規(guī)程，嚴禁超載、超溫、超速等； 隨時注意有無異常變形；隨時注意有無異常變形； 定期測厚，尤其有腐蝕、高溫氧化等引起壁厚減薄定期測厚，尤其有腐蝕、高溫氧化等引起壁厚減薄 的工況。的工況。 1. 防韌性斷裂的措施防韌性斷裂的措施 5 2. 防脆性斷裂的途徑防脆性斷裂的途徑 防脆性斷裂的合理結(jié)構(gòu)設計：應考慮材料的斷裂韌性水平、防脆性斷裂的合理結(jié)構(gòu)設計：應考慮材料的斷裂韌性水平、 構(gòu)件的最低工作溫度和應力狀態(tài)、承受的裁荷類型構(gòu)件的最低工作溫度和應力狀態(tài)、承受的裁荷類型(交變交變 載荷、沖擊載荷等載荷、沖擊載荷等)以及環(huán)境腐蝕介質(zhì)；以

5、及環(huán)境腐蝕介質(zhì)； 構(gòu)件的最低工作溫度應高于材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度；構(gòu)件的最低工作溫度應高于材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度； 以斷裂力學觀點選材，除強度外，還應保證足夠的韌性；以斷裂力學觀點選材，除強度外，還應保證足夠的韌性； 設計和生產(chǎn)中，要避免應力集中；設計和生產(chǎn)中，要避免應力集中； 采用正確的焊接方法和合理的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。采用正確的焊接方法和合理的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。 6 三三 疲勞斷疲勞斷 裂裂 三三、疲勞斷裂的預防疲勞斷裂的預防 1. 提高表面質(zhì)量是提高構(gòu)件疲勞抗力的重要途徑提高表面質(zhì)量是提高構(gòu)件疲勞抗力的重要途徑 減少制造過程中產(chǎn)生的預生裂紋、尖銳缺口和任何削弱減少制造過程中產(chǎn)生的預生

6、裂紋、尖銳缺口和任何削弱 表面強度的弊病；降低表面粗糙度等。表面強度的弊?。唤档捅砻娲植诙鹊取?2. 設計和制造時避免設計和制造時避免 缺口效應與應力集中缺口效應與應力集中 3. 減少或消除構(gòu)件殘余應力減少或消除構(gòu)件殘余應力 表面淬火、滲碳、氮化、噴丸、表面滾壓、冷拔、擠壓表面淬火、滲碳、氮化、噴丸、表面滾壓、冷拔、擠壓 和拋光等產(chǎn)生有利的殘余壓應力。和拋光等產(chǎn)生有利的殘余壓應力。 7 4. 合理的選材和熱處理合理的選材和熱處理 避免選用缺口敏感的材料；避免選用缺口敏感的材料； 選用優(yōu)質(zhì)材料選用優(yōu)質(zhì)材料(減少夾雜物的數(shù)量、減小夾雜物的尺寸減少夾雜物的數(shù)量、減小夾雜物的尺寸)； 合理的熱處理可改

7、善夾雜物的形狀，減少其影響。合理的熱處理可改善夾雜物的形狀，減少其影響。 選擇合適的載荷頻率在一定范圍內(nèi)可以提高疲勞強度。選擇合適的載荷頻率在一定范圍內(nèi)可以提高疲勞強度。 5. 載荷頻率的影響載荷頻率的影響 6.利用次載鍛煉提高構(gòu)件的疲勞強度和壽命利用次載鍛煉提高構(gòu)件的疲勞強度和壽命 即構(gòu)件安裝好后，先空載或低載運行一段時間。即構(gòu)件安裝好后，先空載或低載運行一段時間。 8 7. 在操作和檢驗規(guī)程中添加間歇加載內(nèi)容在操作和檢驗規(guī)程中添加間歇加載內(nèi)容 通過擬訂最佳間歇加載的加載應力大小及其時間來通過擬訂最佳間歇加載的加載應力大小及其時間來 提高疲勞強度和壽命。提高疲勞強度和壽命。 8. 改善構(gòu)件的

8、工作環(huán)境條件改善構(gòu)件的工作環(huán)境條件 控制工作溫度在一個合適的范圍；避免介質(zhì)在構(gòu)件控制工作溫度在一個合適的范圍；避免介質(zhì)在構(gòu)件 表面產(chǎn)生蝕坑、微裂紋等缺陷。表面產(chǎn)生蝕坑、微裂紋等缺陷。 9 四四 表面損表面損 傷傷 四四、表面損傷表面損傷 主要是提高構(gòu)件表面的耐磨性主要是提高構(gòu)件表面的耐磨性 n 選用耐磨損的材料選用耐磨損的材料 (金屬材料或非金屬材料金屬材料或非金屬材料) ； n 合金化提高材料的強硬性；合金化提高材料的強硬性； n 低應力時，通過表面處理低應力時，通過表面處理(如滲硫、滲磷、滲氮等如滲硫、滲磷、滲氮等) 提高表提高表 面硬度；面硬度； n 高應力時，通過熱處理獲得下貝氏體而提高表面強硬性；高應力時，通過熱處理獲得下貝氏體而提高表面強硬性； n 通過冶煉或熱處理改善材料中析出相的數(shù)量、分布和形態(tài)；通過冶煉或熱處理改善材料中析出相的數(shù)量、分布和形態(tài)； n 鋼中有適量的殘余奧氏體或適當提高鋼中碳化物的數(shù)量。鋼中有適量的殘余奧氏體或適當提高鋼中碳