汽車(chē)零部件失效機(jī)理及其分析

1、汽車(chē)零部件的失效機(jī)理及其分析主要內(nèi)容：一. 汽車(chē)零部件失效的概念及分類(lèi)二. 汽車(chē)零部件磨損失效模式三. 汽車(chē)零部件疲勞斷裂失效及其機(jī)理四. 汽車(chē)零部件腐蝕失效及其機(jī)理五. 汽車(chē)零部件變形失效機(jī)理六. 汽車(chē)零部件失效分析方法導(dǎo)言n 汽車(chē)零部件失效分析，是研究汽車(chē)零部件喪失其規(guī)定功能的原因。特征和規(guī)律；研究其失效分析技術(shù)和預(yù)防技術(shù)，其目的在十分析零部件失效的原因；提出改進(jìn)和預(yù)防措施，從而提高汽車(chē)可靠性和使用壽命。n與可靠性分析比較，有何不同？第一節(jié) 汽車(chē)零部件失效的概念及分類(lèi)一.失效的概念n汽車(chē)零部件失去原設(shè)計(jì)所規(guī)定的功能稱(chēng)為失效。n失效不僅是指完全喪失原定功能，而且還包含功能降低和有嚴(yán)重?fù)p傷或隱

2、患、繼續(xù)使用會(huì)失去可靠性及安全性的零部件。二、失效的基本類(lèi)型三.零件失效的基本原因n 工作條件n 設(shè)計(jì)制造n 使用與維修第二節(jié) 汽車(chē)零部件磨損失效模式與失效機(jī)理一.磨料磨損及其失效機(jī)理n概念：物體表面與硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)凸出物（包括硬金屬)相互摩擦引起表面材料損失的現(xiàn)象稱(chēng)為磨料磨損。n磨料磨損的四種假說(shuō)：以微量切削為主的假說(shuō)以疲勞破壞為主的假說(shuō)以壓痕為主的假說(shuō)將斷裂作為主要作用的假說(shuō)n影響因素n防治措施二.粘著磨損及其失效機(jī)理n概念： 摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬損耗的現(xiàn)象稱(chēng)為粘著磨損。n機(jī)理n影響因素n防治措施三.表面疲勞磨損及其失效機(jī)理n概念： 兩接觸表面在交變接觸

3、壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象稱(chēng)為表面疲勞磨損。n表面疲勞磨損失效過(guò)程可分為兩個(gè)階段：疲勞核心裂紋的形成；疲勞裂紋的發(fā)展直至材料微粒的脫落。n3種理論最大剪應(yīng)力理論-裂紋起源于次表層油楔理論-裂紋起源于摩擦表面裂紋起源于硬化層與芯部過(guò)渡區(qū)n影響因素n防治措施 四.腐蝕磨損及其失效機(jī)理n概念： 零件表面在摩擦過(guò)程中，表面金屑與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，因而出現(xiàn)物質(zhì)損失的現(xiàn)象稱(chēng)為腐蝕磨損。n腐蝕磨損通常分為：氧化磨損特殊介質(zhì)的腐蝕磨損氣蝕（穴蝕）氫致磨損五.微動(dòng)磨損及其失效機(jī)理n概念： 兩接觸表面間沒(méi)有宏觀相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但在外界變動(dòng)負(fù)荷影響下，有小振幅的相對(duì)振動(dòng)(一般小于100

4、微米)，此時(shí)接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造成的磨損稱(chēng)為微動(dòng)磨損。n過(guò)程n微動(dòng)磨損是一種復(fù)合形式的磨損。包括：粘著磨損氧化磨損磨料磨損n影響因素n防治措施思考題1. 氣缸活塞環(huán)的磨損規(guī)律是什么？為什么？2. 零件磨損量如何測(cè)定？參考答案1. 氣缸活塞環(huán)的磨損規(guī)律是什么？為什么？ 規(guī)律：高度方向，上大下小；圓周方向不規(guī)則 影響因素：磨料、工作氣體壓力、潤(rùn)滑和腐蝕物質(zhì)。2. 零件磨損量如何測(cè)定？n直接測(cè)量法：表面測(cè)量法、稱(chēng)重法、刻痕法和快速磨損法；n間接測(cè)量法：光譜分析法和同位素法。跟進(jìn)思考！3. 哪一種零件磨損量測(cè)定方法適合于發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)載檢測(cè)？第三節(jié) 汽車(chē)零部件疲勞斷裂失效及其機(jī)理

5、零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞斷裂。疲勞斷裂是汽車(chē)零部件中常見(jiàn)的失效方式之一，也是危害性最大的一種失效方式。一.疲勞斷裂失效的分類(lèi)二.疲勞斷裂失效機(jī)理n 金屬零件疲勞斷裂實(shí)質(zhì)上是一個(gè)累積損傷過(guò)程。大體上可劃分為滑移、裂紋成核、微觀裂紋擴(kuò)展、宏觀裂紋擴(kuò)展、最終斷裂幾個(gè)過(guò)程。 金屬零件疲勞斷裂實(shí)質(zhì)上是一個(gè)累積損傷過(guò)程。疲勞裂紋的萌生疲勞裂紋的擴(kuò)展三.疲勞斷口宏現(xiàn)形貌特征 典型宏觀疲勞斷口分為三個(gè)區(qū)域：疲勞源區(qū)疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)瞬時(shí)斷裂區(qū)四.提高汽車(chē)零件抗疲勞斷裂的方法 延續(xù)疲勞裂紋萌生時(shí)間降低疲勞裂紋擴(kuò)展的速率提高疲勞裂紋門(mén)檻值km長(zhǎng)度思考題n疲勞斷裂與磨損的區(qū)別 損傷

6、形式 比較因素疲勞磨損疲勞斷裂損壞形式受力情況表面變形初始裂紋第四節(jié) 汽車(chē)零部件腐蝕失效及其機(jī)理 零件受周?chē)橘|(zhì)作用而引起的損壞稱(chēng)為零件的腐蝕。按腐蝕機(jī)理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，汽車(chē)上約20的零件因腐蝕而失效。一. 化學(xué)腐蝕失效機(jī)理 金屬零件與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用面引起的損傷稱(chēng)為化學(xué)腐蝕。二. 電化學(xué)腐蝕失效機(jī)理 電化學(xué)腐蝕是兩個(gè)不同的金屬在一個(gè)導(dǎo)電溶液中形成一對(duì)電極，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生腐蝕的作用，使充當(dāng)陽(yáng)極的金屬被腐蝕。三. 汽車(chē)零件的老化 橡膠、塑科制品和電子元件等汽車(chē)用零件，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，原有的性能會(huì)逐漸衰退稱(chēng)為老化現(xiàn)象。第五節(jié) 汽車(chē)零部件變形失效機(jī)理 零件在使用過(guò)程中，由于承載或內(nèi)部應(yīng)力的作用，使零件的尺寸和形狀改變的現(xiàn)象稱(chēng)為零件的變形。 零件變形失效的類(lèi)型有： 彈性變形失效塑性變形失效蛹變失效第六節(jié) 汽車(chē)零部件失效分析方法一.失效分析的基本思路按分析檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行失效分析按失效模式進(jìn)行分析系統(tǒng)工程分析方法n故障(失效)樹(shù)分析法n特征因素圖分析法n摩擦學(xué)系統(tǒng)失效分析法二.金屬的斷裂斷口分析技術(shù) 一次加載斷裂斷口n延性斷裂斷口n脆性斷裂斷口n混合斷口 宏觀斷裂斷口分析程序 微觀斷口分析三.失效分析的步驟收集原始資料收集失效零件的殘骸確定和分析失效模式1.對(duì)一些重要零件或在一些工況下不可能回收磨 屑時(shí)，可將零件材料在仿效運(yùn)行工況下進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以驗(yàn)證初步判