《4汽车零部件的失效、检测、及常用修复方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4汽车零部件的失效、检测、及常用修复方法（147页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车零部件的失效 检测 及常用修复方法 汽车检测与维修 主要内容 1零件的失效2零件的检验方法3零件的常用修复方法 1零件的失效 汽车零部件失效分析 是研究汽车零部件丧失其功能的原因 特征和规律 目的在于 分析原因 找出责任 提出改进和预防措施 提高汽车可靠性和使用寿命 失效的概念失效的类型失效的基本原因 失效的概念 定义 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和安全性的零部件 失效的类型 汽车零部件按失效模式分类可分为磨损 疲劳断裂 变形 腐蚀及老化等五类一个零件可能同时存在几种失效模式或失效机理 汽
2、车零件失效分类 失效的基本原因 引起零件失效的原因很多 主要可分为设计制造 设计不合理 选材不当 制造工艺操作不当等 工作条件 包括零件的受力状况和工作环境 以及使用与维修三个方面 1 1汽车零件的磨损1 零件的摩擦 1 概念 两物体相对运动使其接触表面间产生运动阻力的现象称为摩擦 该阻力称为摩擦力 摩擦的存在 不但使动力消耗增加 而且还会引起零件接触表面的磨损 因此 汽车各零件的相对运动表面之间 通常都采用润滑油来进行润滑以减轻磨损 汽车零件75 的失效由磨损引起 2 摩擦的分类 按零件表面润滑状态的不同 摩擦可分为 干摩擦液体摩擦边界摩擦混合摩擦四类 1 干摩擦 摩擦表面间无任何润滑介质隔
3、开时的摩擦 称为干摩擦 零件处于干摩擦状态时 零件表面急剧磨损 所以汽车各零件相互运动的表面应尽量避免干摩擦发生 气缸壁上部与活塞环以干摩擦和边界摩擦为主 轴颈与轴承在工作过程中受冲击载荷作用时会出现干摩擦状态 2 液体摩擦 两摩擦表面被润滑油完全隔开时的摩擦 称为液体摩擦 液体摩擦时两摩擦表面被一层厚度为1 5 2 0 m的润滑油膜完全隔开 避免了两零件间工作表面的直接接触 摩擦只发生在润滑油流体分子之间 故其摩擦阻力很小 零件的磨损也非常轻微 汽车上大部分相对运动的部位都是在液体摩擦状态下进行的 如 曲轴和轴承 3 边界摩擦 两摩擦表面被一层极薄的边界膜隔开时的摩擦 称为边界摩擦 油膜厚度
4、通常只在0 1 m以下 摩擦仅发生在边界膜的外层分子之间 减轻了零件的摩擦与磨损 但由于其厚度很小 工作中受冲击和高温等作用易被破坏 所以不如液体摩擦可靠 例如 气缸壁与活塞环之间 若工作中曲轴与轴颈之间润滑油供给不足 易产生边界摩擦 4 混合摩擦 两摩擦表面间干摩擦 液体摩擦和边界摩擦混合存在时的摩擦 称为混合摩擦 实际工作状态中 零件通常都是在混合摩擦状态下工作的 其摩擦状态随工作条件的变化而变化 2 零件的磨损 1 概念 零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失的现象 称为零件的磨损 磨损的发生将造成零件形状尺寸及表面性质的变化 使零件的工作性能逐渐降低 磨损有时也是有益的 如磨合 2
5、 分类 依摩擦原理的不同 磨损可分为 磨料磨损粘着磨损疲劳磨损腐蚀磨损 1 磨料磨损 摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损 称为磨料磨损 这种硬质颗粒称为磨料 它主要来自空气中的灰尘 润滑油中的杂质及运动过程中从零件表面脱落下来的金属颗粒 磨料磨损的形式 疲劳剥落或塑性挤压 磨料夹在两摩擦表面之间 将对金属表面产生集中的高应力 使零件表面产生疲劳和剥落 如磨料进入齿面间 常会发生疲劳和剥落 对于塑性材料 将使表面产生塑性挤压现象 如磨料进入轴承间易发生塑性挤压 擦痕 混合在气体和液体中的磨料 随流体以一定的速度冲刷零件的工作表面 并产生擦痕 如柴油机喷油器的针阀偶件 磨料磨损的影响因素 磨料在摩
6、擦表面间经过的距离和速度 磨料与金属表面间的相互作用力 零件硬度 磨料硬度 磨料颗粒的大小 减轻磨料磨损的措施 汽车发动机的磨料磨损主要是空气中的磨料造成的 空气中的磨料主要是尘土和沙粒 因此 要有滤清效果好的空气滤清器 燃油滤清器 对于柴油的滤清作用要求更严 润滑油滤清 经常清洗机油滤清器 增加零件的抗磨性能 提高零件表面的硬度 使表面硬度尽可能高于磨料的硬度 以提高零件的耐磨性 2 粘着磨损 当金属表面的油膜被破坏 摩擦表面间直接接触而发生粘着作用 使一个零件表面的金属转移到另一个零件表面引起的磨损 称为粘着磨损 它主要是由于金属表面负荷大 温度高而引起的 粘着磨损的影响因素 材料特性的影
7、响 脆性材料比塑性材料的抗粘性能好 零件表面粗糙度的影响 光滑程度越高 磨损量越小 润滑油的影响 要保证足够的润滑油 并保证润滑油的粘度和工作温度 零件表面的氧化膜不易被破坏 运动速度和单位面积上压力的影响 零件的运动速度越高 负荷越大 越易产生粘着磨损 3 疲劳磨损 在交变载荷作用下 零件表层产生疲劳剥落的现象 称为疲劳磨损 它主要发生在纯滚动及滚动与滑动并存的摩擦状态下 如齿轮齿面 疲劳磨损分为非扩展性和扩展性疲劳磨损 非扩展性疲劳磨损 由于周期性的接触压应力作用 摩擦表面上出现小麻点 但随着接触面积的扩大 单位接触面积降低 小麻点停止扩大 扩展性疲劳磨损 当材料塑性较差时 在接触表面作用
8、有较大的压应力 使表面产生小裂纹 并扩展而使金属脱落 形成小麻点和扩展成凹坑 使零件不能继续工作 4 腐蚀磨损 零件摩擦表面由于外部介质的作用 产生化学或电化学的反应而引起的磨损 称为腐蚀磨损 腐蚀磨损分为 氧化腐蚀磨损化学腐蚀磨损微动磨损 化学腐蚀磨损 由于金属直接与外部介质发生化学反应而引起的磨损 称为化学腐蚀磨损 零件在腐蚀性气体或液体环境中工作时 在零件表面形成一层化学反应膜 该反应膜通常与基体金属的结合强度较低 零件相对运动时 会发生化学反应膜的脱落 造成零件的化学腐蚀磨损 电化学腐蚀磨损 由于金属在外部介质中发生电化学反应而引起的磨损 称为电化学腐蚀磨损 微动磨损 零件的过盈配合表
9、面部位在交变载荷或振动的作用下所产生的磨损 称为微动磨损 穴蚀 与液体相对运动的固体表面 因气泡破裂产生的局部高温及冲击高压所引起的疲劳剥落现象 称为穴蚀 3 影响汽车零件磨损的因素及磨损规律 磨损通常是由多种磨损形式共同作用造成的 其磨损强度与零件的材料性质 加工质量及工作条件等因素有关 1 影响汽车零件磨损的因素 1 材料性质的影响 不同材料由于其成分 组织 结构不同 抵抗磨损的能力也不同 2 加工质量的影响 零件的加工质量主要指其表面粗糙度及几何形状误差 几何形状误差过大 将造成零件工作中受力不均 或产生附加载荷 使磨损加剧 表面粗糙度值过大会破坏油膜的连续性 造成零件表面凸起点的相互咬
10、合 同时腐蚀物质更易沉积于零件表面 使腐蚀磨损加剧 3 工作条件的影响 工作条件是指零件工作时的润滑条件 滑动速度 单位压力及工作温度等 2 汽车零件的磨损规律 零件的磨损是不可避免的 工作条件不同 引起零件磨损的原因也就不同 但各种零件的磨损却都具有一定的共同规律 这种规律称为零件磨损特性 遵循该磨损规律的曲线 称为磨损特性曲线 磨损特性曲线分析 零件磨损可分为三个阶段 磨合期正常工作期极限磨合期 1 2 汽车零件的疲劳1 零件疲劳的概念 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 疲劳断裂是汽车零件中常见的失效形式之一 也是危害性最大的一种失效形式 2 疲劳断裂失
11、效的分类 根据零件的特点及破坏时总的应力循环次数 疲劳失效可按下图所示分类 对于不同类型的疲劳失效 其分析方法是不同的 高周疲劳发生时 应力在屈服强度以下 零件的寿命主要由裂纹的形核寿命控制 低周疲劳发生时的应力可高于屈服强度 其寿命受裂纹扩展寿命的影响较大 汽车零件一般多为低应力高周疲劳断裂 3 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 微裂纹扩展 宏观裂纹扩展 最终断裂几个过程 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 如表面滚压 喷丸以及表面热处理等 细化材料晶粒可提高疲劳强度极限 采用热处理以防止晶界
12、成为疲劳裂纹扩展的通道 提高金属材料的纯洁度 减小夹杂物尺寸 提高零件表面完整性设计水平 尽量避免应力集中的现象 2 降低疲劳裂纹扩展的速率 其主要方法有 止裂孔法 即在裂纹扩展前沿钻孔 以阻止裂纹继续扩展 扩孔清除法 即在不影响强度的前提下 采用扩孔方法加大已产生疲劳裂纹的内孔直径 将疲劳裂纹清除 刮磨修理法 即用刮磨方法将零件局部表面已产生的裂纹清除 3 提高疲劳裂纹门槛值 k长度 金属零件裂纹扩展的门槛值是指疲劳裂纹不扩展 稳定 的最高应力强度因子幅 其值一般由试验直接确定 1 3汽车零件的腐蚀1 零件腐蚀的概念 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
13、电化学腐蚀汽车上约20 的零件因腐蚀而失效 2 化学腐蚀失效机理 金属零件与介质直接发生化学作用而引起的损伤 称为化学腐蚀 金属在干燥空气中的氧化及金属在不导电介质中的腐蚀等 均属于化学腐蚀 化学腐蚀过程中没有电流产生 通常在金属表面形成一层腐蚀产物膜 2 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 电化学腐蚀的基本特点是 在金属不断遭到腐蚀的同时还有电流产生 属于这类腐蚀的有金属在酸 碱 盐溶液及潮湿空气中的腐蚀等 引起电化学腐蚀的原因是金属与电解质相接触 由于离子交换 产生电流形成原电池 3 汽车零件的
14、老化 橡胶 塑料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 这就是老化现象 这类元件 制品不论工作与否 老化现象都会发生 如橡胶轮胎 塑料器件等长期贮存也会发生龟裂 变硬等老化症状 1 4穴蚀 定义 穴蚀是当零件与液体接触并有相对运动时 零件表面出现的一种损伤现象 柴油机湿式缸套的外壁与冷却液接触的表面 滑动轴承在最小油膜间隙之后的油膜扩散部分 由于负压的存在 都可能产生穴蚀 穴蚀产生的机理 是由于冲击力而造成的表面疲劳破坏 但液体的化学和电化学作用 液体中含有杂质磨料等均可能加速穴蚀的破坏过程 气缸套穴蚀为例 由于气缸内燃烧压力随曲轴转角而变化 缸套在活塞侧向推力的作用
15、下 使缸套产生弹性变形和高频振动 气泡在溃灭的瞬时产生极大的冲击力 几千甚至一万个大气压 和高温 数百度 溃灭的速度可达250m s 缸套的外壁承受这种冲击应力的反复作用 使表面材料产生疲劳而逐渐脱落 形成麻点状 随后扩展 加深 严重时呈聚集的蜂窝状孔穴群 甚至穿透缸壁柴油机的强化 缸套穴蚀破坏的一般特征是孔穴群集中出现在连杆摆动平面的两侧 尤其是在活塞承受侧压力大的一侧所对应的缸套外壁最为严重 另外在进水口和水流转向处 缸套支撑面和密封处也可能出现穴蚀破坏 防止缸套穴蚀的措施 一是防止或减少气泡的形成 二是如气泡不可避免的发生 就应设法使气泡远离机件的地方溃灭或提高零件材料抗穴蚀能力 增加气
16、缸套固定刚度 如增加承孔高度 减少配合间隙等 以减少缸套的振动 加宽水套使冷却均匀 减少气泡爆破时的影响 消除冷却水路中局部涡流区及死水区 可采用切向进水 应在使用中保持冷却水的清洁或冷却水中加乳化剂 提高缸体与活塞修理质量和装配质量等对防止穴蚀都有一定作用 预防方法 就材料来说 以选用硬而富于延性 容易加工硬化 结晶颗粒小 弹性大 的材料为宜 作为环境条件 采用缓和冲击作用的方法和电防蚀法等效果较好 一般柴油机最易产生穴蚀的冷却水温度为40 60 左右 减少穴蚀的角度 应保持发动机的正常工作温度80 90 1 5汽车零件变形1 零件变形的概念 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 变形是零件失效的一个重要原因 例如曲轴的变形将影响气缸 活塞组在气缸中的正确位置 离合器摩擦片挠曲过大将造成离合器分离不彻底 变速器中间轴与主轴弯曲过大就会破坏齿轮副的正常啮合等 2 零件变形的类型 弹性变形失效塑性变形失效蠕变变形失效 1 弹性变形失效 零件在外力作用下发生弹性挠曲 其挠度超过许用值而破坏零件间相对位置精度的现象 称为弹性变形失效 此时零件
