——機(jī)自11101班

機(jī)械零件失效知識(shí)主講內(nèi)容

—機(jī)械零件失效分析1.機(jī)械零件失效形式與診斷2.常見(jiàn)失效形式及特征和診斷3.失效分析的思路和方法4.設(shè)計(jì)、機(jī)械加工和裝配中的失誤與失效概述失效：產(chǎn)品失去其規(guī)定功能的現(xiàn)象機(jī)械產(chǎn)品失效的三種類型機(jī)械產(chǎn)品失效的形式：過(guò)量的變形、斷裂和表面損傷等。失效的后果：直接經(jīng)濟(jì)損失、間接經(jīng)濟(jì)損失失效學(xué)：研究機(jī)械裝備的失效診斷、失效預(yù)測(cè)和失效預(yù)防的理論、技術(shù)和方法及其工程應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。引起失效的因素：材料方面、環(huán)境方面失效分析的意義：促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提高、促進(jìn)相關(guān)科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展失效分析與機(jī)械產(chǎn)品可靠性的關(guān)系：從失效分析的角度談產(chǎn)品的可靠性，是指使用的可靠性，它既包括設(shè)計(jì)和制造中保持產(chǎn)品固有的可靠性，也包括了使用、維修后所體現(xiàn)出來(lái)的可靠性。可靠性技術(shù)分為三個(gè)領(lǐng)域：可靠性工程，主要是系統(tǒng)可靠性分析、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)；可靠性分析，包括可靠性試驗(yàn)、失效分析與防止；可靠性數(shù)學(xué)。可靠性、可靠度、失效概率－－時(shí)間的函數(shù)失效分析學(xué)科的發(fā)展機(jī)械零件失效形式及診斷失效形式分類按失效的宏觀特征分類按失效性質(zhì)和具體特征分類請(qǐng)看右圖失效形式的診斷：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)斷裂失效形式的診斷依據(jù)：殘骸分析、應(yīng)力分析、失效模擬磨損失效形式的診斷依據(jù)：磨損表面的形貌和次表面組織和性能的變化；磨屑形貌、磨屑成分和組織的變化；磨損系統(tǒng)中各參數(shù)的關(guān)系和變化等磨損失效形式的診斷，必須首先根據(jù)零件性質(zhì)具體確定磨損失效的失效點(diǎn)。對(duì)于某一種零件失效原因的準(zhǔn)確判斷，必須充分考慮環(huán)境介質(zhì)的影響。如下表：二、設(shè)計(jì)、制造與零件失效1.設(shè)計(jì)與零件失效設(shè)計(jì)不合理和設(shè)計(jì)考慮不周到是零件失效的重要原因之一。對(duì)零件的工作條件估計(jì)錯(cuò)誤，如對(duì)工作中可能的過(guò)載估計(jì)不足，造成設(shè)計(jì)的零件的承載能力不夠。選材不當(dāng)是導(dǎo)致失效的另一個(gè)重要原因。2.材料、制造工藝與零件失效零件的失效原因還與材料的內(nèi)在質(zhì)量以及機(jī)械制造工藝質(zhì)量有關(guān)。（1）冶金質(zhì)量（2）機(jī)械制造工藝缺陷：工藝裂紋、殘余內(nèi)應(yīng)力、不良的表面質(zhì)量、不正常的組織狀態(tài)、達(dá)不到要求的機(jī)械性能常見(jiàn)失效形式及特征和診斷一、過(guò)量彈性變形失效概述：零件受機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力作用產(chǎn)生彈性變形。彈性變形是受力作用的必然結(jié)果，但在精密機(jī)械中，對(duì)零件的尺寸和匹配關(guān)系要求嚴(yán)格，當(dāng)彈性變形超過(guò)規(guī)定的限量時(shí)，會(huì)造成零件的不正常匹配關(guān)系。例如：線膨脹系數(shù)，不同的材料具有不同的線膨脹系數(shù)，鋼、銅線膨脹系數(shù)不同，鋼作軸套；青銅作軸瓦，低溫時(shí)出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象。特征及判斷（1）失效產(chǎn)品是否有嚴(yán)格的尺寸匹配要求，是否有高溫或低溫工作經(jīng)歷（2）觀察配合表面是否有劃傷、擦痕或磨損等痕跡（3）設(shè)計(jì)時(shí)是否考慮彈性變形的的影響及措施（4）計(jì)算驗(yàn)證彈性變形失效的可能防止措施（1）選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)彈性模量、熱膨脹系數(shù)（2）確定適當(dāng)?shù)钠ヅ涑叽缈紤]工作溫度（3）采用減少變形影響的轉(zhuǎn)接件二、屈服失效概述：由過(guò)量的塑性變形引起的失效成為屈服失效。特征及判斷：明顯的塑性變形，如：彎曲、扭曲、薄壁件的凹陷等防止與改進(jìn)措施（1）降低實(shí)際應(yīng)力：工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力、應(yīng)力集中（2）提高材料的屈服極限四、脆性斷裂失效概述：是指斷裂前沒(méi)有明顯塑性變形的斷裂形式。斷裂應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度，因此稱為低應(yīng)力脆斷。特征及判斷防止和改進(jìn)措施（1）從設(shè)計(jì)上考慮，應(yīng)保證工作溫度高于材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度，或選用脆性轉(zhuǎn)變溫度比工作溫度更低的材料。（2）從工藝上考慮，應(yīng)正確執(zhí)行工藝規(guī)程，避免過(guò)熱、過(guò)燒、回火脆性、焊接裂紋及淬火裂紋等。（3）從操作上考慮，應(yīng)遵守設(shè)計(jì)規(guī)定的使用條件，操作平穩(wěn)，盡量避免沖擊載荷。腐蝕失效：金屬材料受周?chē)h(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的損壞，叫做金屬的腐蝕失效。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)：世界上生產(chǎn)的鋼鐵20%-40%因腐蝕失效而報(bào)廢。防止金屬腐蝕的措施：（1）正確選用金屬材料和合理設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)（2）添加緩蝕劑和去除介質(zhì)中要害成分（3）隔離有害介質(zhì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂：指金屬材料在特定的介質(zhì)條件下，受拉應(yīng)力作用，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后發(fā)生的裂紋及斷裂現(xiàn)象。腐蝕疲勞失效：是材料在循環(huán)應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下產(chǎn)生的一種失效形式。腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率還受溫度、頻率和介質(zhì)濃度等的影響。溫度升高，因腐蝕作用加劇而促進(jìn)裂紋擴(kuò)展；加載頻率降低，因在峰值應(yīng)力時(shí)停留時(shí)間加長(zhǎng)，促進(jìn)介質(zhì)較充分的發(fā)揮腐蝕作用而加快裂紋擴(kuò)展；在一定介質(zhì)濃度范圍內(nèi)，介質(zhì)濃度增加可顯著的加快裂紋的擴(kuò)展，當(dāng)大于介質(zhì)濃度臨界值時(shí)，介質(zhì)濃度的改變對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響不顯著。提高零件腐蝕疲勞抗力的措施（