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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
2、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
3、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
4、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 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
5、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
6、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
7、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,
