汽车零部件的失效模式及其分析.ppt

第二章汽车零部件的失效模式及其分析第二章汽车零部件的失效模式及其分析第二章汽车零部件的失效模式及其分析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和安全性的零部件。二、失效的基本形式按失效模式和失效机理对失效进行分类是研究失效的重要内容。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。汽车零件失效分类三、零件失效的基本原因三、零件失效的基本原因⒈工作条件三、零件失效的基本原因⒉设计制造；⒊使用维修；第二节汽车零部件磨损失效模式与失效机理一、摩擦学基础理论⒈几种主要的摩擦理论⒉摩擦分类二、磨损的分类磨损与零件所受的应力状态、工作与润滑条件、加工表面形貌、材料的组织结构与性能以及环境介质的化学作用等一系列因素有关；按表面破坏机理和特征，磨损可分为磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等；前两种是磨损的基本类型，后两种磨损形式只在某些特定条件下才会发生。三、磨料磨损及其失效机理磨料磨损的失效机理（假说）总之，磨料磨损机理是属于磨料的机械作用，这种机械作用在很大程度上与磨料的性质、形状及尺寸大小、固定的程度及载荷作用下磨料与被磨表面的机械性能有关。四、粘着磨损及其失效机理防止粘着磨损应遵循的原则引起粘着磨损的根本原因是摩擦区形成的热粘着磨损影响因素⒉工作条件的影响五、表面疲劳磨损及其失效机理⒈定义：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。表面疲劳磨损一般多出现在相对滚动或带有滑动的滚动摩擦条件下；如齿轮副的轮齿表面、滚动轴承的滚珠和滚道以及凸轮副等；滑动摩擦时，也会出现疲劳破坏，如巴氏合金轴承表面材料的疲劳剥落。⒉失效原理：表面疲劳磨损是疲劳和摩擦共同作用的结果，其失效过程可分为两个阶段：⑴疲劳核心裂纹的形成；⑵疲劳裂纹的发展直至材料微粒的脱落。对表面疲劳磨损初始裂纹的形成，有下述几种理论：六、腐蚀磨损及其失效机理⒉氧化磨损：氧化磨损是最常见的一种磨损形式，曲轴轴颈、气缸、活塞销、齿轮啮合表面、滚珠或滚柱轴承等零件都会产生氧化磨损。与其它磨损类型相比，氧化磨损具有最小的磨损速度，有时氧化膜还能起到保护作用；影响因素：影响氧化磨损的因素有滑动速度、接触载荷、氧化膜的硬度、介质中的含氧量、润滑条件以及材料性能等。4·气蚀（穴蚀或空蚀）穴蚀产生的机理5·氢致磨损：含氢的材料在摩擦过程中，由于力学及化学作用导致氢的析出。氢扩散到金属表面的变形层中，使变形层内出现大量的裂纹源，裂纹的产生和发展，使表面材料脱落称为氢致磨损。氢可能来自材料本身或是环境介质，如润滑油和水中等。七、微动磨损及其失效机理第三节汽车零部件疲劳断裂失效及其机理二、疲劳断裂失效的分类：三、疲劳断裂失效机理：金属零件疲劳断裂实质上是一个累计损伤过程。大体可划分为滑移、裂纹成核、微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展、最终断裂几个过程。第四节汽车零部件腐蚀失效及其机理一、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以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，如铁在干燥的空气中与氧作用生成Fe3O4;这层膜的性质决定化学腐蚀速度，如果膜是完整的，强度、塑性都很好，膨胀系数和金属相近，膜与金属的粘着力强等，就具有保护金属、减缓腐蚀的作用。（发动机活塞环镀铬）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。电化学腐蚀的基本特点：在金属不断遭到腐蚀的同时还有电流产生。如金属在酸、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，由于电流无法利用，使阳极金属受到腐蚀，称为腐蚀电池。异类电极电池；浓差腐蚀电池（湿式缸套下部的橡胶密封处）；局部腐蚀电池（金属表面有氧化膜或电池时），也称其为微电池；与燃气接触的零件所受的腐蚀为燃气腐蚀。可分为低温腐蚀和高温腐蚀，低温腐蚀主要为电化学腐蚀，高温腐蚀主要为化学腐蚀。防止电化学腐蚀的方法，在汽车上主要用覆盖层保护。覆盖层有金属性的（镀铬、镀锡）和非金属性的（油漆、塑料）有些零件利用电化学和化学方法在表面生成一层致密的保护膜，如发蓝是生成一层氧化膜，磷化是生成一层磷化膜；三、汽车零件的老化：第五节汽车零部件变形失效机理二、变形失效的分类：。三、影响因素：