07第七章汽車零件失效分析

1、第七章 汽車零件失效分析零件失效是指零件部分或完全喪失工作能力的現(xiàn)象。汽車零件失效理論是汽車維修的基本理論，主要研究零件喪失工作能力的原因、特征和規(guī)律；研究其失效的分析技術(shù)和預防技術(shù)，進而找出改進設(shè)計制造和使用技術(shù)，延長零件使用壽命。零件失效的總的原因有工作條件、設(shè)計制造和使用維修等方面的原因。工作條件主要包括應力狀態(tài)、溫度、環(huán)境介質(zhì)、潤滑情況，粗暴使用等；設(shè)計制造原因主要包括零件結(jié)構(gòu)是否合理，材料選擇是否合適，制造是否有缺陷，是否有應力集中等；維修方面的原因主要包括配合副的配合情況、是否按期的進行維護、零件修理是否造成零件缺陷和損傷等。 零件失效模式 磨損 疲勞 腐蝕 變形 老化 1 汽車零

2、件失效的概念及分類1.磨損由于相對運動引起的零件表面材料不斷損耗的現(xiàn)象稱為磨損。磨損是零件最常見的損傷形式。（1）摩擦與潤滑按摩擦副間的潤滑狀態(tài)，摩擦分為：干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦三種。干摩擦-在汽車上，一般將摩擦副表面間完全沒有潤滑油或其他潤滑介質(zhì)時的摩擦稱為干摩擦。在干摩擦條件下，摩擦表面直接接觸，由于零件表面分子吸引和機械嚙合作用，消耗較多的動力，并將其轉(zhuǎn)化成為有害的摩擦熱。同時，干摩擦往往伴隨著強烈的摩擦副表面磨損，所以一般不希望在汽車上發(fā)生固體摩擦。金屬材料一旦出現(xiàn)干摩擦，必然引起粘著（2）流體摩擦流體摩擦，又稱液體潤滑，是相對運動的摩擦副表面間不直接接觸，而被一層厚1.52.0m

3、以上的潤滑油膜完全隔開的摩擦。由于兩摩擦表面不直接接觸，產(chǎn)生的摩擦為潤滑油分子之間的內(nèi)摩擦，因而摩擦系數(shù)很小，通常為0.0010.008, 從而有效地降低了磨損，改善了摩擦副的工作性能，是最理想的一種潤滑形式。 汽車典型的流體摩擦：曲軸軸承、 凸輪軸軸承、發(fā)動機增壓器軸承等流體摩擦的形成條件：a.合適的楔形間隙。只有在合適的楔形間隙處才可能形成流體摩擦，間隙過大不能建立足夠的油壓；間隙過小不能保證最小的油膜厚度，均不能形成流體摩擦。b.良好的潤滑條件。是指潤滑油要有合適的粘度和油性，而且建立足夠的油壓。c.運動速度足夠。只有保證足夠的運動速度，才能建立承受載荷的油壓，才能將軸托起。為了保證良好

4、的流體摩擦，要合理選擇潤滑油，保證潤滑油良好的油性、合適的粘度、足夠的清潔。（3）邊界摩擦邊界摩擦是指摩擦表面被潤滑油邊界膜隔開的摩擦。由于流體摩擦形成條件苛刻，很多摩擦副不具備其形成條件，大部分摩擦副的潤滑形式為邊界摩擦。極性的潤滑油分子吸附在零件表面上既形成邊界膜。所以邊界摩擦很容易形成，是極為普遍的潤滑形式，如發(fā)動機活塞環(huán)和氣缸壁、配氣機構(gòu)的凸輪與挺桿、齒輪傳動副的齒面等。 邊界膜有物理膜和化學膜兩種。 2.零件磨損 按照磨損機理，磨損可以分為： 磨料磨損 粘著磨損 疲勞磨損 腐蝕磨損摩擦表面由于硬質(zhì)顆粒引起的磨損稱為磨料磨損。于發(fā)動機而言，磨料的主要來源為空氣、燃油、機油；零件表面磨下

5、來的磨屑；燃燒的積碳和膠質(zhì)等。在維修使用的避免或減緩磨料磨損速度的主要措施是：加強發(fā)動機三濾，即對燃油、機油和空氣的濾清，定期的更換三濾；定期的更換機油和對潤滑系統(tǒng)進行不解體清洗；維修裝配時確保清潔，避免磨料進入摩擦副。（1）磨料磨損 （2）粘著磨損 粘著磨損是指由于粘著作用使一個零件 表面的金屬轉(zhuǎn)移到另一零件表面的磨損。 由于粘著磨損有兩件表面材 料的轉(zhuǎn)移，所以是一種極其 惡劣的磨損形式，一旦發(fā)生 粘著磨損，就會引起零件報 廢，所以在機械中應該絕對 避免這種磨損。拉缸和抱瓦 既是典型的粘著磨損。粘著磨損的機理摩擦副零件表面粗糙不平，實際接觸面積極小，在相對運動中接觸點會發(fā)生塑性變形并生熱，使

6、接觸點發(fā)生熔化或軟化時（熱粘）；當零件表面的氧化膜被擦去，金屬原子直接接觸時（冷粘），即發(fā)生粘著，繼續(xù)運動粘著點發(fā)生撕脫，即發(fā)生粘著磨損。從機理可以看出，粘著磨損可分為熱粘和冷粘。熱粘是由于高溫引起的，冷粘是由于零件表面的金屬原子直接接觸引起的。（3）表面疲勞磨損在滾動或滾動加小滑動摩擦中，在交變的表面接觸應力反復作用下使零件表面發(fā)生脫落的現(xiàn)象，稱之為疲勞磨損。 疲勞磨損主要與材料的硬度、表面粗糙度、零件表面或表層缺陷、潤滑油粘度、表面應力、相對滑動等有關(guān)。使用維修中降低疲勞磨損的主要措施是控制載荷和合理選擇潤滑油。 汽車上典型的疲勞磨損件有各種滾動軸承、 氣門工作錐面和齒輪齒面。（4）腐蝕磨

7、損。零件表面被腐蝕，腐蝕層被磨去再腐蝕再磨去的反復過程稱為疲勞磨損。 按照機理，疲勞磨損分為化學腐蝕磨損和電化學腐蝕磨損。 典型的電化學腐蝕磨損為汽缸的低溫磨損，發(fā)動 機溫度低，在汽缸壁上會吸附一層水膜，水膜溶解燃燒廢氣中的酸性氣體，如SO2和其他的酸性氣體。這些物質(zhì)均會腐蝕汽缸壁，引起腐蝕磨損，所以發(fā)動機應避免低溫運行。（5）穴蝕由于零件表面與液體之間發(fā)生相對運動引起的磨損稱為穴蝕。典型的穴蝕是濕式汽缸套外表面，嚴重的穴蝕能將缸套穴蝕透。 （6）微動磨損在靜配合處由于微小移動引起的磨損稱為微動磨損。如干式汽缸套外圓與乘孔、曲軸軸承外圓與軸承乘孔等均會產(chǎn)生微動磨損。微動磨損是磨料磨損、氧化磨損

8、、疲勞疲勞和粘著磨損共同作用的結(jié)果。影響微動磨損的主要因素是靜配合處相對振幅的大小。維修中要保證靜配合處的過盈量，減小配合表面的振幅。3.零件磨損特性曲線一般汽車零件的磨損過程，即從開始工作直至 最后失效，其磨 損量與工作時間具有一定的 規(guī)律性，這種普遍存在的規(guī)律性，即零件的磨 損特性。由于機械加工獲得的零件摩擦表面比較粗糙，使實際接觸面積很小，實際接觸點上的接觸壓力極高。且新配合副的配合間隙較小，良好潤滑油膜還沒有形成。這就使得走合期的零件磨損率較高。隨著走合期的進展，兩摩擦表面配合狀況迅速改善，實際接觸面積迅速增加，使真實接觸點上的接觸壓力降低。配合間隙的增大和表面形狀的改善也都有利于潤滑

9、油膜的形成和潤滑條件的改善，是磨損率銳減，磨損也趨于正常。 汽車零件經(jīng)過走合期后就進入了正常 工作期。由于零件已經(jīng)過了初期走合階段，摩擦表面真實接觸面積，表面幾何形狀，摩擦副配合間隙都處于理想狀態(tài)，因而磨損率最低，且一般為一不變的常數(shù)段)。因此，正常工作 期中汽車零件的磨損量隨行駛里程或使用時間的增加而緩慢增加，兩者之間呈線性關(guān)系。階段是汽車零件的極限磨損期。使用中的汽車零件進入該時期后，由于配合副間隙已達到或超過極限值，使零件表面間沖擊載荷增大，而且由于間隙過大，使?jié)櫥土魇乐?，流體潤滑油膜極易遭到破壞，從而使零件的磨損率急劇增大，磨損量也因此大幅度增加。若不加修理而繼續(xù)使用，則勢必使汽車

10、零件的磨損由正常磨損轉(zhuǎn)化為事故性磨損，造成零件迅速損壞，技術(shù)狀況急劇變壞，工作能力迅速下降。4. 典型汽車零件的磨損及其對策（1）氣缸活塞環(huán)的磨損及其對策由于氣缸磨損是判斷發(fā)動機是否需要大修的主要依據(jù)，因此研究氣缸活塞環(huán)這對摩擦副的磨損特點及規(guī)律，找出對策，無疑對提高發(fā)動機乃至整車的大修間隔里程有著極重要的意義。 氣缸磨損的特點正常情況下，氣缸表面沿其高度方向在活塞環(huán)運動區(qū)域內(nèi)形成不均勻的磨損，磨損成上大下小的錐形。氣缸壁最大磨損的部位，是當活塞位于行程上止點時第一道活塞環(huán)所對應的缸壁處。氣缸沿圓周方向的磨損呈不規(guī)則的橢圓形，即出現(xiàn)較大的圓度誤差，其各方向的磨損量往往相差35倍。最大磨損雖在氣

11、缸沿其高度方向磨損最大的截面內(nèi)，但具體方位隨車型、發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計、使用條件等的不同而異。對正常情況下的頂置氣門發(fā)動機而言，一般偏于做功行程受側(cè)壓力大的一側(cè)。氣缸高度方向上錐形磨損原因分析a.工作氣體壓力的影響。 b.氣缸壁溫度和潤滑條件的影響。c.進氣磨料的影響。 d.腐蝕性產(chǎn)物的影響。 e.摩擦副相對運動速度的影響。降低氣缸磨損速度的主要技術(shù)措施 a.嚴格執(zhí)行走合期的各項規(guī)定，防止早期不正常磨損 b.正確使用車輛 d.嚴格控制修理質(zhì)量 c. 嚴格的執(zhí)行維護制度 演講完畢，謝謝觀看！內(nèi)容總結(jié)第七章 汽車零件失效分析。汽車零件失效理論是汽車維修的基本理論，主要研究零件喪失工作能力的原因、特征和規(guī)律。零件失效的總的原因有工作條件、設(shè)計制造和使用維修等方面的原因。擦副的工作性能，是最理想的一種潤滑形式。是指潤滑油要有合適的粘度和油性，而且建立足夠的油壓。只有保證足夠的運動速度，才能建立承受載荷的油壓，才能將軸托起。在維修使用的避免或減緩磨料磨損速度的主要措施是：加強發(fā)動機三濾，即對燃油、機油和空氣的濾清，定期的更換三濾。熱粘是由于