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汽车零部件失效机理与其分析

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1、汽车零部件的失效机理及其分析,主要内容：一. 汽车零部件失效的概念及分类二. 汽车零部件磨损失效模式三. 汽车零部件疲劳断裂失效及其机理四. 汽车零部件腐蚀失效及其机理五. 汽车零部件变形失效机理六. 汽车零部件失效分析方法,导言,汽车零部件失效分析，是研究汽车零部件丧失其规定功能的原因。特征和规律；研究其失效分析技术和预防技术，其目的在十分析零部件失效的原因；提出改进和预防措施，从而提高汽车可靠性和使用寿命。与可靠性分析比较，有何不同？,第一节汽车零部件失效的概念及分类,一.失效的概念汽车零部件失去原设计所规定的功能称为失效。失效不仅是指完全丧失原定功能，而且还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的零部件。,二、失效的基本类型,三.零件失效的基本原因工作条件设计制造使用与维修,第二节汽车零部件磨损失效模式与失效机理,一.磨料磨损及其失效机理概念：物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属)相互摩擦引起表面材料损失的现象称为磨料磨损。磨料磨损的四种假说：以微量切削为主的假说以疲劳破坏为主的假说以压痕为主的假说将断裂作为主

2、要作用的假说,影响因素防治措施二.粘着磨损及其失效机理概念：摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属损耗的现象称为粘着磨损。机理影响因素防治措施,三.表面疲劳磨损及其失效机理概念：两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失的现象称为表面疲劳磨损。表面疲劳磨损失效过程可分为两个阶段：疲劳核心裂纹的形成；疲劳裂纹的发展直至材料微粒的脱落。,3种理论最大剪应力理论-裂纹起源于次表层油楔理论-裂纹起源于摩擦表面裂纹起源于硬化层与芯部过渡区影响因素防治措施,四.腐蚀磨损及其失效机理概念：零件表面在摩擦过程中，表面金屑与周围介质发生化学或电化学反应，因而出现物质损失的现象称为腐蚀磨损。腐蚀磨损通常分为：氧化磨损特殊介质的腐蚀磨损气蚀（穴蚀）氢致磨损,五.微动磨损及其失效机理概念：两接触表面间没有宏观相对运动，但在外界变动负荷影响下，有小振幅的相对振动(一般小于100微米)，此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末，因此造成的磨损称为微动磨损。过程,微动磨损是一种复合形式的磨损。包括：粘着磨损氧化磨损

3、磨料磨损影响因素防治措施,思考题,1. 气缸活塞环的磨损规律是什么？为什么？ 2. 零件磨损量如何测定？,参考答案,1. 气缸活塞环的磨损规律是什么？为什么？规律：高度方向，上大下小；圆周方向不规则影响因素：磨料、工作气体压力、润滑和腐蚀物质。 2. 零件磨损量如何测定？直接测量法：表面测量法、称重法、刻痕法和快速磨损法；间接测量法：光谱分析法和同位素法。,跟进思考！,3. 哪一种零件磨损量测定方法适合于发动机车载检测？,第三节汽车零部件疲劳断裂失效及其机理零件在交变应力作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂是汽车零部件中常见的失效方式之一，也是危害性最大的一种失效方式。,一.疲劳断裂失效的分类,二.疲劳断裂失效机理金属零件疲劳断裂实质上是一个累积损伤过程。大体上可划分为滑移、裂纹成核、微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展、最终断裂几个过程。金属零件疲劳断裂实质上是一个累积损伤过程。疲劳裂纹的萌生疲劳裂纹的扩展,三.疲劳断口宏现形貌特征典型宏观疲劳断口分为三个区域：疲劳源区疲劳裂纹扩展区瞬时断裂区四.提高汽车零件抗疲劳断裂的方法延续疲

4、劳裂纹萌生时间降低疲劳裂纹扩展的速率提高疲劳裂纹门槛值km长度,思考题,疲劳断裂与磨损的区别,第四节汽车零部件腐蚀失效及其机理,零件受周围介质作用而引起的损坏称为零件的腐蚀。按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，汽车上约20的零件因腐蚀而失效。一. 化学腐蚀失效机理金属零件与介质直接发生化学作用面引起的损伤称为化学腐蚀。,二. 电化学腐蚀失效机理电化学腐蚀是两个不同的金属在一个导电溶液中形成一对电极，产生电化学反应而发生腐蚀的作用，使充当阳极的金属被腐蚀。三. 汽车零件的老化橡胶、塑科制品和电子元件等汽车用零件，随着时间的增长，原有的性能会逐渐衰退称为老化现象。,第五节汽车零部件变形失效机理,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称为零件的变形。零件变形失效的类型有：弹性变形失效塑性变形失效蛹变失效,第六节汽车零部件失效分析方法,一.失效分析的基本思路按分析检验项目进行失效分析按失效模式进行分析系统工程分析方法故障(失效)树分析法特征因素图分析法摩擦学系统失效分析法,二.金属的断裂断口分析技术一次加载断裂断口延性断裂断口脆性断裂断口混合断口宏观断裂断口分析程序微观断口分析,三.失效分析的步骤收集原始资料收集失效零件的残骸确定和分析失效模式对一些重要零件或在一些工况下不可能回收磨屑时，可将零件材料在仿效运行工况下进行模拟试验，以验证初步判断,在完成各项检验后，将所得原始数据和试验结果汇总进行综合分析研究，然后从设计、选材、材质、加工工艺、装配运行操作、维护及环境介质等因素中找出失效零件的主要原因并提出改进意见四.失效分析举例内燃机摇臂杆断裂失效。,END,

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