畢業(yè)設(shè)計（論文）機(jī)電設(shè)備維修與管理技術(shù)

1、畢業(yè)設(shè)計論文題 目機(jī)電設(shè)備維修與管理技術(shù)專業(yè)名稱機(jī)電設(shè)備維修與管理學(xué)生姓名指導(dǎo)教師畢業(yè)時間2011年7月設(shè)計論文 畢業(yè) 任務(wù)書一、題目機(jī)電設(shè)備維修與管理技術(shù) 二、指導(dǎo)思想和目的要求 指導(dǎo)思想：工業(yè)生產(chǎn)用的各種機(jī)電設(shè)備的狀況如何，不僅反映企業(yè)維修技術(shù)水平的高低，而且是企業(yè)管理水平的標(biāo)志，保持現(xiàn)場機(jī)電設(shè)備經(jīng)常處于良好的狀態(tài)，提高設(shè)備利用率，延長使用壽命，是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的需要。目的要求：了解機(jī)電設(shè)備常見故障，當(dāng)遇到設(shè)備突發(fā)故障時，能夠迅速排除故障，保障機(jī)械設(shè)備的運行。學(xué)生：劉德帥 指導(dǎo)教師：曹龍斌 系主任：韓全力目 錄摘 要i第1章 緒論11.1設(shè)備維修技術(shù)的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢11.2機(jī)電設(shè)備維

2、修課程的性質(zhì)和任務(wù)1第2章 機(jī)電設(shè)備常見故障及維修方案22.1設(shè)備維修體系22.2機(jī)械零件的失效形式及其對策22.3設(shè)備維修前的準(zhǔn)備工作3第3章 設(shè)備日常管理43.1設(shè)備的使用與維護(hù)43.2設(shè)備的點檢制度43.3設(shè)備的故障管理4第4章 結(jié)論4致 謝6參考文獻(xiàn)7附 錄8摘 要 維修為機(jī)電設(shè)備在施工中有條不紊地高效工作做出了重要的前期保障，在機(jī)電設(shè)備的使用中要對機(jī)電設(shè)備中出現(xiàn)的故障驚醒深入分析。迅速排除故障，保障機(jī)械設(shè)備的運行。分析了機(jī)電設(shè)備維修中常見的故障對如何進(jìn)行維修提出了一些建議。 隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的建立和深入，整個工業(yè)生產(chǎn)對機(jī)電設(shè)備的要求和依賴程度越來越高。機(jī)電設(shè)備對工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)

3、率、質(zhì)量、成本、安全、環(huán)保等，在一定意義上有決定性作用。工業(yè)生產(chǎn)用的各種機(jī)電設(shè)備的狀況如何，不僅反映企業(yè)維修技術(shù)水平的高低，而且是企業(yè)管理水平的標(biāo)志。 生產(chǎn)設(shè)備在使用中會磨損，需要修理和更換零件；對一些突發(fā)性的故障和事故，需要組織搶修。機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)就是以機(jī)電設(shè)備為對象，研究和探討其拆卸與裝配、失效零件修復(fù)、故障消除方法以及響應(yīng)技術(shù) 機(jī)電設(shè)備是構(gòu)成施工生產(chǎn)的重要因素，機(jī)電設(shè)備在使用過程中，由于材料、工藝、環(huán)境條件和人為因素的影響，其零部件回逐漸地被磨損、變形、斷裂、蝕損等，隨著零部件的磨損程度的逐漸增大，設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)將會產(chǎn)生劣化，不可避免的將出現(xiàn)各種各樣的故障，設(shè)備的功能和精度降低，甚至整

4、機(jī)喪失使用價值。保持現(xiàn)場機(jī)電設(shè)備經(jīng)常處于良好的狀態(tài)，提高設(shè)備利用率，延長使用壽命，是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的需要 關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備、設(shè)備維修與檢測、日常管理、點檢制度。第1章 緒論第1節(jié) 設(shè)備維修技術(shù)的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢 機(jī)器的維護(hù)與修理和機(jī)器本身應(yīng)該是結(jié)伴產(chǎn)生的，但其發(fā)展并不平衡，設(shè)備管理與有計劃的預(yù)防性維修是最近幾十年才發(fā)展起來的。越是工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，設(shè)備管理與維修工作發(fā)展得越迅速，投入的人力、物力、財力也越多。1、 我國設(shè)備維修技術(shù)的發(fā)展概況我國設(shè)備維修工作是在新中國成立后迅速建立、發(fā)展起來的。黨和國家對設(shè)備維修與改造工作很重視。20世紀(jì)50年代開始嘗試推行“計劃預(yù)修制”。隨著國民經(jīng)濟(jì)第一個五

5、年計劃的執(zhí)行，各企業(yè)陸續(xù)建立了設(shè)備管理組織機(jī)構(gòu)，1954年全面推行設(shè)備管理周期結(jié)構(gòu)和修理間隔期、修理復(fù)雜系數(shù)等一套定額標(biāo)準(zhǔn)。1961年國務(wù)院頒布國營工業(yè)企業(yè)工作條例(試行)(即工業(yè)七十條)，逐步建立了以崗位責(zé)任制為中心的包括設(shè)備維修保養(yǎng)制度在內(nèi)的各項管理制度。1963年機(jī)械工業(yè)出版社開始組織編寫資料性、實用性很強(qiáng)的機(jī)修手冊，使設(shè)備維修技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向邁進(jìn)了一大步。 在設(shè)備維修實踐中，計劃預(yù)修制”不斷有所改革，如按照設(shè)備的實際運轉(zhuǎn)臺數(shù)和實際的磨損情況編制預(yù)修計劃：不拘束于大修、項修、小修的典型工作內(nèi)容，針對設(shè)備存在的問題，采取針對性修理。一些企業(yè)還結(jié)合修理對設(shè)備進(jìn)行改裝，提高設(shè)備的精度、

6、效率、可靠性、維修性等。這些已經(jīng)沖破了原有計劃預(yù)修制”的束縛。與此同時，相繼成立了中國機(jī)械工程學(xué)會及各級學(xué)術(shù)組織，開展了多方面的學(xué)術(shù)和技術(shù)交流活動，推動了我國設(shè)備維修與改造工作。群眾性的技術(shù)革新活動，也給設(shè)備維修與改造增添了異彩。這一時期，我國工業(yè)企業(yè)的設(shè)備修理結(jié)構(gòu)有兩種形式：一是專業(yè)廠維修；二是企業(yè)自修。 20世紀(jì)70年代末，實行改革開放，加強(qiáng)了國際交往，國際交流不斷，取得了可喜的成績。采取走出去、請進(jìn)來等方法，學(xué)習(xí)、借鑒英國的“設(shè)備綜合工程學(xué)”和日本的“全員生產(chǎn)維修(tpm)”，揭開了多向綜合引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的序幕，并恢復(fù)全國設(shè)備維修學(xué)會活動，創(chuàng)辦設(shè)備維修雜志，原國家經(jīng)委增設(shè)設(shè)備管理辦公室

7、，1982年成立中國設(shè)備管理協(xié)會，1984年在西北工業(yè)大學(xué)籌建中國設(shè)備管理培訓(xùn)中心。1987年國務(wù)院頒布全民所有制工業(yè)交通企業(yè)設(shè)備管理條例。國內(nèi)企業(yè)普遍實行“三保大修制”，一些企業(yè)結(jié)合自己的情況學(xué)習(xí)和試行“全員生產(chǎn)維修”，初步形成一個適合我國國情的設(shè)備管理與維修體制設(shè)備綜合管理體制，使我國設(shè)備維修工作進(jìn)一步完善并走向正軌。 20世紀(jì)90年代，隨著微電子技術(shù)、機(jī)電一體化等技術(shù)的不斷成熟，特別是我國工業(yè)化水平的迅速提高，以技術(shù)改造和修理相結(jié)合的設(shè)備維修工作迅速發(fā)展。這一時期，在設(shè)備維修制度上，普遍推行狀態(tài)維修、定期維修和事后維修等3種維修方式，以定期維修為主、向定期維修和狀態(tài)維修并重的方向發(fā)展(事

8、后維修仍然存在)。在修理類別上，大修、項修、小修3種類別已具有一定的代表性和普及性。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著改革開放的不斷深入，我國的社會主義市場經(jīng)濟(jì)不斷完善，國外制造企業(yè)不斷遷入我國，計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、測試技術(shù)、表面工程技術(shù)等不斷應(yīng)用于設(shè)備維修技術(shù)，改善性維修、無維修設(shè)計等得到迅猛發(fā)展。隨著設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步，企業(yè)的設(shè)備操作人員不斷減少，而維修人員則不斷增加(圖1-2)。另一方面，操作的技術(shù)含量不斷降低，而維修的技術(shù)含量卻在逐年上升（圖1-3）。現(xiàn)今的維修人員遇到的多是機(jī)電一體化，集光電技術(shù)、氣動技術(shù)、激光技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)為一體的復(fù)雜設(shè)備。當(dāng)代的設(shè)備維修已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的維修工所能勝任的工

9、作。當(dāng)前，我們面臨的任務(wù)是大力抓好人才的開發(fā)和培養(yǎng)，通過高等院校培養(yǎng)和對在職人員進(jìn)行補(bǔ)充更新知識的繼續(xù)教育，盡快造就成一批具有現(xiàn)代維修管理知識和技術(shù)的維修專業(yè)人員。圖12 設(shè)備操作人員與維修 圖13 設(shè)備維修人員和操作人員的比例關(guān)系 人員與技術(shù)含量的關(guān)系2、 設(shè)備維修技術(shù)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)相互滲透、相互促進(jìn)、相互結(jié)合，機(jī)電設(shè)備越來越機(jī)電一體化、高速化、微電子化，這使機(jī)電設(shè)備的操作越來越容易，而機(jī)電設(shè)備故障的診斷和維修則變得困難。而且，機(jī)電設(shè)備一旦發(fā)生故障，尤其是連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備，往往會導(dǎo)致整套設(shè)備停機(jī)，從而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，如果危及到安全和環(huán)境，還會造成嚴(yán)重的社會影響。隨著社會

10、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，先進(jìn)的生產(chǎn)方式的出現(xiàn)和采用，機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)不斷得到人們的重視和關(guān)注。設(shè)備維修技術(shù)的發(fā)展必然朝著以計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、測試技術(shù)、表面工程技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)為依托，以現(xiàn)代設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)為先導(dǎo)，以機(jī)電一體化為背景，以滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)日益提高的要求為目標(biāo)，以不斷完善的維修技術(shù)為手段的方向迅猛地發(fā)展。第2節(jié) 機(jī)電設(shè)備維修課程的性質(zhì)和任務(wù) 機(jī)電設(shè)備維修課程既是機(jī)電一體化專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，又是機(jī)電工程類專業(yè)的重要專業(yè)課程之一。 通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下基本要求： 1)掌握機(jī)電設(shè)備維修的基礎(chǔ)理論與基本知識。 2)熟悉機(jī)電設(shè)備的解體，設(shè)備零件的

11、拆卸、清洗、技術(shù)鑒定方法；掌握軸與軸承、齒輪、蝸輪蝸桿以及過盈配合件的裝配方法。 3)熟悉機(jī)械零件各種修復(fù)技術(shù)；具有分析、選擇和應(yīng)用機(jī)械零件復(fù)技術(shù)的基本能力。 4)熟悉常用研、檢具和維修電工工具的選用；掌握機(jī)電設(shè)備幾何精度的檢驗方法、裝配質(zhì)量的檢驗和機(jī)床試驗方法、機(jī)床大修質(zhì)量檢驗通用技術(shù)要求。 5)掌握螺紋聯(lián)接件、軸與軸承、絲杠螺母副、殼體零件、曲軸連桿機(jī)構(gòu)、分度蝸輪副、齒輪、過盈配合件等典型零部件的修理、裝配和調(diào)試方法；基本掌握常見電氣設(shè)備故障處理和維修技術(shù)。6) 熟悉普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、機(jī)電一體化設(shè)備等典型機(jī)電設(shè)備的修理技術(shù)，常見故障分析及其排除方法。第二章第一節(jié) 設(shè)備維修體系一、設(shè)備的劣

12、化及補(bǔ)償 機(jī)械設(shè)備在使用或者閑置過程中逐漸喪失其原有性能，或者與同類新型設(shè)備相比較性能較差，顯得舊式化的現(xiàn)象稱為設(shè)備的劣化。 設(shè)備的劣化可分為使用劣化，自然劣化和災(zāi)害劣化。使用劣化是指設(shè)備在使用過程中，由于磨損和腐蝕所造成的耗損、沖擊、疲勞和蠕變等所造成的損壞和變形，原材料的附著和塵埃的污染之類現(xiàn)象，使設(shè)備失去其原有的性能。自然劣化是指設(shè)備在進(jìn)廠之后不管使用與否，隨著時間的流逝，或者受大氣的影響而使材料老朽化，或者遭受意外的災(zāi)害而加快這種老朽化的速度的現(xiàn)象。災(zāi)害劣化是指由于自然災(zāi)害，如暴風(fēng)、水浸、地震、雷擊、爆炸等使設(shè)備遭受破壞或設(shè)備性能下降的現(xiàn)象。 設(shè)備劣化還可分為絕對劣化和相對劣化。絕對劣

13、化就是設(shè)備的老朽化，即隨著時間的流逝，設(shè)備逐漸損耗，逐漸老朽直至需要報廢。相對劣化是指原有的設(shè)備和新型設(shè)備相比較，性能低、質(zhì)量差，因而顯得舊式化的現(xiàn)象。 設(shè)備劣化導(dǎo)致設(shè)備技術(shù)性能下降，或者與新型設(shè)備相比，原有設(shè)備的技術(shù)性能較差，這一類劣化又稱之為技術(shù)性劣化。如果從設(shè)備的經(jīng)濟(jì)價值來看待，隨著時間的流逝，其價值也在減少，這又稱之為經(jīng)濟(jì)性劣化。 設(shè)備的劣化使設(shè)備的性能下降，故障增多，維修費用增加，其所生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量減少，質(zhì)量下降，成本增高并且不能保證按期交貨，職工的安全感和情緒下降等，造成各種損失。 對設(shè)備劣化的補(bǔ)償方法有兩種：一是用新設(shè)備來替換已經(jīng)劣化或損耗的舊設(shè)備，即進(jìn)行設(shè)備更新；二是在使用過程

14、中通過檢修進(jìn)行局部性的補(bǔ)償。由于設(shè)備零部件的使用壽命是長短不齊的，因此用檢修方法進(jìn)行局部性的補(bǔ)償，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。 圖1-1為設(shè)備劣化的周期圖。從圖中可以看出，設(shè)備由建設(shè)期進(jìn)入投產(chǎn)期，其性能逐漸達(dá)到設(shè)計水平，進(jìn)人穩(wěn)定生產(chǎn)期。如再經(jīng)過革新改造，設(shè)備性能得到進(jìn)一步提高，進(jìn)入正常生產(chǎn)期。在使用中設(shè)備逐漸劣化，每經(jīng)過一次修理，恢復(fù)一定的性能，但設(shè)備性能仍呈下降的趨勢。這時，如果進(jìn)行改造，設(shè)備性能就可能向新一代的設(shè)備靠近。當(dāng)設(shè)備性能急劇劣化，再修理得不償失時，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更新。圖l-1 設(shè)備劣化周期圖二、設(shè)備維修體系的三大側(cè)面 隨著設(shè)備技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)的設(shè)備需要先進(jìn)的維修技術(shù)，更需要先進(jìn)的管理模式

15、。當(dāng)代設(shè)備維修涉及工種廣泛，設(shè)備管理成為一門邊緣的、綜合的、系統(tǒng)的學(xué)科。按照設(shè)備綜合工程學(xué)的觀點，設(shè)備維修具有三大側(cè)面，既技術(shù)側(cè)面、經(jīng)濟(jì)側(cè)面和經(jīng)營側(cè)面。技術(shù)側(cè)面包括日常保養(yǎng)技術(shù)(潤滑、清潔、緊固和調(diào)整)、設(shè)備診斷技術(shù)、修理技術(shù)以及設(shè)備的更新與改遁等；經(jīng)濟(jì)側(cè)面包括維修的經(jīng)濟(jì)性評價、維修費用和劣化損失、固定資產(chǎn)的轉(zhuǎn)移和折舊等；經(jīng)營側(cè)面包括維修的方針和目標(biāo)、維修組織和人員、維修管理體系等。 設(shè)備維修的三個側(cè)面之間有著密切的關(guān)系，技術(shù)側(cè)面是以設(shè)備硬件為對象，從“物”的角度控制維修活動；經(jīng)濟(jì)側(cè)面是對設(shè)備進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)價值的考核，是從“錢”的角度控制維修活動；經(jīng)營側(cè)面是從經(jīng)營管理等軟件的措施方面控制維修活動，

16、即從“人”的角度控制維修活動。三大側(cè)面構(gòu)成了一個完整的設(shè)備維修體系，缺一不可。第二節(jié) 機(jī)械零件的失效形式及其對策 機(jī)器失去正常工作能力的現(xiàn)象稱為故障。在設(shè)備使用過程中，機(jī)械零件由于設(shè)計、材料、工藝及裝配等各種原因，喪失規(guī)定的功能，無法繼續(xù)工作的現(xiàn)象稱為失效。當(dāng)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零部件失效時，就意味著設(shè)備處于故障狀態(tài)。機(jī)器發(fā)生故障后，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)部分或全部下降而達(dá)不到預(yù)定要求，如功率下降、精度降低、加工表面粗糙度達(dá)不到預(yù)定等級或發(fā)生強(qiáng)烈振動、出現(xiàn)不正常的聲響等。機(jī)電設(shè)備的故障分為自然故障和事故性故障兩類。自然故障是指機(jī)器各部分零件的正常磨損或物理、化學(xué)變化造成零件的變形、斷裂、蝕損等，使機(jī)器零件失

17、效所引起的故障。事故性故障是指因維護(hù)和調(diào)整不當(dāng)，違反操作規(guī)程或使用了質(zhì)量不合格的零件和材料等造成的故障，這種故障是人為造成的，可以避免。 機(jī)器的故障和機(jī)械零件的失效密不可分。機(jī)械設(shè)備類型很多，其運行工況和環(huán)境條件差異很大。機(jī)械零件失效模式也很多，主要有磨損、變形、斷裂、蝕損等四種普通的、有代表性的失效模式。 一、機(jī)械零件的磨損及其對策 相接觸的物體相互移動時發(fā)生阻力的現(xiàn)象稱為摩擦。相對運動的零件的摩擦表面發(fā)生尺寸、形狀和表面質(zhì)量變化的現(xiàn)象稱為磨損。摩擦是不可避免的自然現(xiàn)象；磨損是摩擦的必然結(jié)果，兩者均發(fā)生于材料表面。摩擦與磨損相伴產(chǎn)生，造成機(jī)械零件的失效。當(dāng)機(jī)械零件配合面產(chǎn)生的磨損超過一定限度

18、時，會引起配合性質(zhì)的改變，使間隙加大、潤滑條件變壞。產(chǎn)生沖擊，磨損就會變得越來越嚴(yán)重，在這種情況下極易發(fā)生事故。一般機(jī)械設(shè)備中約有80的零件因磨損而失效報廢。據(jù)估計，世界上的能源消耗約有3050是由于摩擦和磨損造成的。 摩擦和磨損涉及的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域甚廣，特別是磨損，它是一種微觀和動態(tài)的過程，在這一過程中，機(jī)械零件不僅會發(fā)生外形和尺寸的變化，而且會出現(xiàn)其他各種物理、化學(xué)和機(jī)械現(xiàn)象。零件的工作條件是影響磨損的基本因素。這些條件主要包括：運動速度、相對壓力、潤滑與防護(hù)情況、溫度、材料、表面質(zhì)量和配合間隙等。 以摩擦副為主要零件的機(jī)械設(shè)備，在正常運轉(zhuǎn)時，機(jī)械零件的磨損過程一般可分為磨合(跑合)階段、穩(wěn)

19、定磨損階段和劇烈磨損階段，如圖1-4所示。圖1-4 機(jī)械磨損過程(1)磨合階段 新的摩擦副表面具有一定的表面粗糙度，實際接觸面積小。開始磨合時，在一定載荷作用下，表面逐漸磨平，磨損速度較大，如圖中的oa線段。隨著磨合的進(jìn)行，實際接觸面積逐漸增大，磨損速度減緩。在機(jī)械設(shè)備正式投入運行前，認(rèn)真進(jìn)行磨合是十分重要的。 (2)穩(wěn)定磨損階段經(jīng)過磨合階段，摩擦副表面發(fā)生加工硬化，微觀幾何形狀改變，建立了彈性接觸條件。這一階段磨損趨于穩(wěn)定、緩慢，ab線段的斜率就是磨損速度；b點對應(yīng)的橫坐標(biāo)時間就是零件的耐磨壽命。 (3)劇烈磨損階段經(jīng)過b點以后，由于摩擦條件發(fā)生較大的變化，如溫度快速升高、金屬組織發(fā)生變化、

20、沖擊增大、磨損速度急劇增加、機(jī)械效率下降、精度降低等，從而導(dǎo)致零件失效，機(jī)械設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)。 通常將機(jī)械零件的磨損分為粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損五種類型。 (一)粘著磨損 粘著磨損又稱為粘附磨損，是指當(dāng)構(gòu)成摩擦副的兩個摩擦表面相互接觸并發(fā)生相對運動時，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面所引起的磨損。 根據(jù)零件摩擦表面的破壞程度，粘著磨損可分為輕微磨損、涂抹、擦傷、撕脫和咬死等五類。1粘著磨損機(jī)理 擦副的表面即使是拋光得很好的光潔表面，但實際上也還是高低不平的。因此，兩個金屬零件表面的接觸，實際上是微凸體之間的接觸，實際接觸面積很小，僅為理論接觸面的1

21、1。所以即使在載荷不大時，單位面積的接觸應(yīng)力也很大，如果當(dāng)這一接觸應(yīng)力大到足以使微凸體發(fā)生塑性變形，并且接觸處很干凈，那么這兩個零件的金屬面將直接接觸而產(chǎn)生粘著。當(dāng)摩擦表面發(fā)生相對滑動時，粘著點在切應(yīng)力作用下變形甚至斷裂，造成接觸表面的損傷破壞。這時，如果粘著點的粘著力足夠大，并超過摩擦接觸點兩種材料之一的強(qiáng)度，則材料便會從該表面上被扯下，使材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面。通常這種材料的轉(zhuǎn)移是由較軟的表面轉(zhuǎn)移到較硬的表面上。在載荷和相對運動作用下，兩接觸點間重復(fù)產(chǎn)生“粘著一剪斷一再粘著”的循環(huán)過程，使摩擦表面溫度顯著升高，油膜破壞，嚴(yán)重時表層金屬局部軟化或熔化，接觸點產(chǎn)生進(jìn)一步粘著。 在金屬零

22、件的摩擦中，粘著磨損是劇烈的，常常會導(dǎo)致摩擦副災(zāi)難性破壞，應(yīng)加以避免。但是，在非金屬零件或金屬零件和聚合物件構(gòu)成的摩擦副中，摩擦?xí)r聚合物會轉(zhuǎn)移到金屬表面上形成單分子層，憑借聚合物的潤滑特性，可以提高耐磨性，此時粘著磨損則起到有益的作用。 2減少或消除粘著磨損的對策摩擦表面產(chǎn)生粘著是粘著磨損的前提，因此，減少或消除粘著磨損的對策就有兩方面。 (1)控制摩擦表面的狀態(tài)摩擦表面的狀態(tài)主要是指表面自然潔凈程度和微觀粗糙度。摩擦表面越潔凈，越光滑，越可能發(fā)生表面的粘著。因此，應(yīng)當(dāng)盡可能使摩擦表面有吸附物質(zhì)、氧化物層和潤滑劑。例如，潤滑油中加入油性添加劑，能有效地防止金屬表面產(chǎn)生粘著磨損；而大氣中的氧通常

23、會在金屬表面形成一層保護(hù)性氧化膜，能防止金屬直接接觸和發(fā)生粘著，有利于減少摩擦和磨損。 (2)控制摩擦表面材料的成分和金相組織材料成分和金相組織相近的兩種金屬材料之間最容易發(fā)生粘著磨損。這是因為兩個摩擦表面的材料形成固溶體的傾向強(qiáng)烈，因此，構(gòu)成摩擦副的材料應(yīng)當(dāng)是形成固溶體傾向最小的兩種材料，即應(yīng)當(dāng)選用不同材料成分和晶體結(jié)構(gòu)的材料。此外，金屬間化合物具有良好的抗粘著磨損性能，因此也可選用易于在摩擦表面形成金屬問化合物的材料。如果這兩個要求都不能滿足，則通常在摩擦表面覆蓋能有效抵抗粘著磨損的材料，如鉛、錫、銀等軟金屬或合金。 (二)磨料磨損 磨料磨損也稱為磨粒磨損，它是當(dāng)摩擦副的接觸表面之間存在著

24、硬質(zhì)顆粒，或者當(dāng)摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多時，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損。它是機(jī)械磨損的一種，特征是在接觸面上有明顯的切削痕跡。在各類磨損中，磨料磨損約占50是十分常見且危害性最嚴(yán)重的一種磨損，其磨損速率和磨損強(qiáng)度都很大，致使機(jī)械設(shè)備的使用壽命大大降低，能源和材料大量消耗。 根據(jù)摩擦表面所受的應(yīng)力和沖擊的不同，、磨料磨損的形式可分為鏨削式、高應(yīng)力碾碎式和低應(yīng)力擦傷式三類。 1磨料磨損機(jī)理 磨料磨損的機(jī)理屬于磨料顆粒的機(jī)械作用，磨料的來源有外界砂塵、切屑侵人、流體帶人、表面磨損產(chǎn)物、材料組織的表面硬點及夾雜物等。 目前，關(guān)于磨料磨損機(jī)理有四種假說：(1)微量切削認(rèn)為磨料磨損

25、主要是由于磨料顆粒沿摩擦表面進(jìn)行微量切削而引起的，微量切屑大多數(shù)呈螺旋狀、彎曲狀或環(huán)狀，與金屬切削加工的切屑形狀類似。(2)壓痕破壞認(rèn)為塑性較大的材料，因磨料在載荷的作用下壓人材料表面而產(chǎn)生壓痕，并從表層上擠出剝落物。 (3)疲勞破壞認(rèn)為磨料磨損是磨料使金屬表面層受交變應(yīng)力而變形，使材料表面疲勞破壞，并呈小顆粒狀態(tài)從表層脫落下來。 (4)斷裂認(rèn)為磨料壓入和擦劃金屬表面時，壓痕處的金屬要產(chǎn)生變形，磨料壓人深度達(dá)到臨界值時，伴隨壓人而產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力足以產(chǎn)生裂紋。在擦劃過程中，產(chǎn)生的裂紋有兩種主要類型：一種是垂直于表面的中間裂紋；另一種是從壓痕底部向表面擴(kuò)展的橫向裂紋。當(dāng)橫向裂紋相交或擴(kuò)展到表面時，

26、便發(fā)生材料呈微粒狀脫落形成磨屑的現(xiàn)象。 2減少或消除磨料磨損的對策 磨料磨損是由磨料顆粒與摩擦表面的機(jī)械作用而引起的，因而，減少或消除磨料磨損的對策也有兩方面。 (1)磨料方面磨料磨損與磨料的相對硬度、形狀、大小(粒度)有密切的關(guān)系。磨料的硬度相對于摩擦表面材料硬度越大，磨損越嚴(yán)重；呈棱角狀的磨料比圓滑狀的磨料的擠切能力強(qiáng)，磨損率高。實踐與實驗表明，在一定粒度范圍內(nèi)，摩擦表面的磨損量隨磨粒尺寸的增大而按比例較快地增加，但當(dāng)磨料粒度達(dá)到一定尺寸(稱為臨界尺寸)后，磨損量基本保持不變。這是因為磨料本身的缺陷和裂紋隨著磨料尺寸增大而增多，導(dǎo)致磨料的強(qiáng)度降低，易于斷裂破碎。 (2)摩擦表面材料方面 摩

27、擦表面材料的顯微組織、力學(xué)性能(如硬度、斷裂韌度、彈性模量等)與磨料磨損有很大關(guān)系。在一定范圍內(nèi)，硬度越高，材料越耐磨，因為硬度反映了被磨損表面抵抗磨料壓力的能力。斷裂韌度反映材料對裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)散的敏感性，對材料的磨損特性也有重要的影響。因此必須綜合考慮硬度和斷裂韌度的取值，只有兩者配合合理時，材料的耐磨性才最佳。彈性模量的大小，反映被磨材料是否能以彈性變形的方式去適應(yīng)磨料、允許磨料通過，而不發(fā)生塑性變形或切削作用，避免或減少表面材料的磨損。 (三)疲勞磨損 疲勞磨損是摩擦表面材料微觀體積受循環(huán)接觸應(yīng)力作用產(chǎn)生重復(fù)變形，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋和分離出微片或顆粒的一種磨損。 疲勞磨損根據(jù)其危害程度可分為

28、非擴(kuò)展性疲勞磨損和擴(kuò)展性疲勞磨損兩類。 1疲勞磨損機(jī)理 疲勞磨損的過程就是裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的破壞過程。根據(jù)裂紋產(chǎn)生的位置，疲勞磨損的機(jī)理有兩種情況： (1)滾動接觸疲勞磨損 在滾動接觸過程中，材料表層受到周期性載荷作用，引起塑性變形、表面硬化，最后在表面出現(xiàn)初始裂紋，并沿與滾動方向呈小于45。的傾角方向由表向里擴(kuò)展。表面上的潤滑油由于毛細(xì)管的吸附作用而進(jìn)入裂紋內(nèi)表面，當(dāng)滾動體接觸到裂1：3處時將把裂口封住，使裂紋兩側(cè)內(nèi)壁承受很大的擠壓作用，加速裂紋向內(nèi)擴(kuò)展。在載荷的繼續(xù)作用下，形成麻點狀剝落，在表面上留下痘斑狀凹坑，深度在0102mm以下。 (2)滾滑接觸疲勞磨損 根據(jù)彈性力學(xué)，兩滾動接觸物體在

29、表面下0786b(b為平面接觸區(qū)的半寬度)處切應(yīng)力最大。該處塑性變形最劇烈，在周期性載荷作用下的反復(fù)變形使材料局部弱化，并在該處首先出現(xiàn)裂紋，在滑動摩擦力引起的切應(yīng)力和法向載荷引起的切應(yīng)力疊加作用下，使最大切應(yīng)力從0786b處向表面移動，形成滾滑疲勞磨損，剝落層深度一般為0204mm。 2減少或消除疲勞磨損的對策 疲勞磨損是由于疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展而產(chǎn)生的，因此，減少或消除疲勞磨損的對策就是控制影響裂紋萌生和擴(kuò)展的因素，主要有四個方面： (i)材質(zhì)鋼中存在的非金屬夾雜物，易引起應(yīng)力集中，這些夾雜物的邊緣最易形成裂紋，從而降低材料的接觸疲勞壽命。 材料的組織狀態(tài)對其接觸疲勞壽命有重要影響。通常，

30、晶粒細(xì)小、均勻，碳化物成球狀且均勻分布，均有利于提高滾動接觸疲勞壽命。軸承鋼經(jīng)處理后，殘留奧氏體越多，針狀馬氏體越粗大，則表層有益的殘余壓應(yīng)力和滲碳層強(qiáng)度越低，越容易發(fā)生微裂紋。在未溶解的碳化物狀態(tài)相同的條件下，馬氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0405左右時，材料的強(qiáng)度和韌性配合較佳，接觸疲勞壽命高。對未溶解的碳化物，通過適當(dāng)熱處理，使其趨于量少、體小、均布，避免粗大或帶狀碳化物出現(xiàn)，都有利于避免疲勞裂紋的產(chǎn)生。 硬度在一定范圍內(nèi)增加，其接觸疲勞強(qiáng)度將隨之增大。例如，軸承鋼表面硬度為62hrc左右時，其抗疲勞磨損能力最大。對傳動齒輪的齒面，硬度在5862hrc范圍內(nèi)最佳，而當(dāng)齒面受沖擊載荷時，硬度宜取下

31、限。此外，兩個接觸滾動體表面硬度匹配也很重要。例如，滾動軸承中，滾道和滾動元件的硬度相近，或者滾動元件比滾道硬度高出10為宜。 (2)接觸表面粗糙度試驗表明，適當(dāng)降低表面粗糙度可有效提高抗疲勞磨損的能力。例如，滾動軸承表面粗糙度由ra040um降低到ra020u m，壽命可提高23倍；由ra020um降低到ra010um，壽命可提高1倍；而降低到ra005um以下，對壽命的提高影響甚小。表面粗糙度要求的高低與表面承受的接觸應(yīng)力有關(guān)，通常接觸應(yīng)力大，或表面硬度高時，均要求表面粗糙度低。 (3)表面殘余內(nèi)應(yīng)力 一般來說，表層在一定深度范圍內(nèi)存在有殘余壓應(yīng)力，不僅可提高彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度，還能提高接

32、觸疲勞強(qiáng)度，減小疲勞磨損。但是，殘余壓應(yīng)力過大也有害。 (4)其他因素潤滑油的選擇很重要，潤滑油粘度越高越利于改善接觸部分的壓力分布，同時不易滲入表面裂紋中，這對抗疲勞磨損均十分有利；而潤滑油中加入活性氯化物添加劑或是能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成酸類物質(zhì)的添加劑，則會降低軸承的疲勞壽命。機(jī)械設(shè)備裝配精度影響齒輪齒面的嚙合接觸面的大小，自然也對接觸疲勞壽命有影響。具有腐蝕作用的環(huán)境因素對疲勞往往起有害作用，如潤滑油中的水。 (四)腐蝕磨損 在摩擦過程中，金屬同時與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，引起金屬表面的腐蝕剝落，這種現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。它是與機(jī)械磨損、粘著磨損、磨料磨損等相結(jié)合時才能形成的一種機(jī)械化

33、學(xué)磨損。因此，腐蝕磨損的機(jī)理與前述三種磨損的機(jī)理不同。腐蝕磨損是一種極為復(fù)雜的磨損過程，經(jīng)常發(fā)生在高溫或潮濕的環(huán)境下，更容易發(fā)生在有酸、堿、鹽等特殊介質(zhì)的條件下。 按腐蝕介質(zhì)的不同類型，腐蝕磨損可分為氧化磨損和特殊介質(zhì)下的腐蝕磨損兩大類。 1氧化磨損 我們知道，除金、鉑等少數(shù)金屬外，大多數(shù)金屬表面都被氧化膜覆蓋著。若在摩擦過程中，氧化膜被磨掉，摩擦表面與氧化介質(zhì)反應(yīng)速度很快，立即又形成新的氧化膜，然后又被磨掉，這種氧化膜不斷被磨掉又反復(fù)形成的過程，就是氧化磨損。 氧化磨損的產(chǎn)生必須同時具備以下條件：一是摩擦表面要能夠發(fā)生氧化，而且氧化膜生成速度大于其磨損破壞速度；二是氧化膜與摩擦表面的結(jié)合強(qiáng)度

34、大于摩擦表面承受的切應(yīng)力；三是氧化膜厚度大于摩擦表面破壞的深度。 在通常情況下，氧化磨損比其他磨損輕微得多。 減少或消除氧化磨損的對策主要有： (1)控制氧化膜生長的速度與厚度在摩擦過程中，金屬表面形成氧化物的速度要比非摩擦?xí)r快得多。在常溫下，金屬表面形成的氧化膜厚度非常小，例如鐵的氧化膜厚度為13mm，銅的氧化膜厚度約為5nm。但是，氧化膜的生成速度隨時間而變化。 (2)控制氧化膜的性質(zhì)金屬表面形成的氧化膜的性質(zhì)對氧化磨損有重要影響。若氧化膜緊密、完整無孔，與金屬表面基體結(jié)合牢固，則有利于防止金屬表面氧化；若氧化膜本身性脆，與金屬表面基體結(jié)合差，則容易被磨掉。例如鋁的氧化膜是硬脆的，在無摩擦

35、時，其保護(hù)作用大，但在摩擦?xí)r其保護(hù)作用很小。低溫下，鐵的氧化物是緊密的，與基體結(jié)合牢固，但在高溫下，隨著厚度增大，內(nèi)應(yīng)力也增大，將導(dǎo)致膜層開裂、脫落。 (3)控制硬度 當(dāng)金屬表面氧化膜硬度遠(yuǎn)大于與其結(jié)合的基體金屬的硬度時，在摩擦過程中，即使在小的載荷作用下，也易破碎和磨損；當(dāng)兩者相近時，在小載荷、小變形條件下，因兩者變形相近，故氧化膜不易脫落；但若受大載荷作用而產(chǎn)生大變形時，氧化膜也易破碎。最有利的情況是氧化膜硬度和基體硬度都很高，在載荷作用下變形小，氧化膜不易破碎，耐磨性好，例如鍍硬鉻時，其硬度為900hbs左右，鉻的氧化膜硬度也很高，所以鍍硬鉻得到廣泛應(yīng)用。然而，大多數(shù)金屬氧化物都比原金屬

36、硬而脆，厚度又很小，故對摩擦表面的保護(hù)作用很有限。但在不引起氧化膜破裂的工況下，表面的氧化膜層有防止金屬之間粘著的作用，因而有利于抗粘著磨損。 2特殊介質(zhì)下的腐蝕磨損 特殊介質(zhì)下的腐蝕磨損是摩擦副表面金屬材料與酸、堿、鹽等介質(zhì)作用生成的各種化合物，在摩擦過程中不斷被磨掉的磨損過程。其機(jī)理與氧化磨損相似，但磨損速度較快。 由于其腐蝕本身可能是化學(xué)的或電化學(xué)的性質(zhì)，故腐蝕磨損的速度與介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)和作用溫度有關(guān)，也與相互摩擦的兩個金屬形成的電化學(xué)腐蝕的電位差有關(guān)。介質(zhì)腐蝕性越強(qiáng)，作用溫度越高，腐蝕磨損速度越快。 減少或消除特殊介質(zhì)下的腐蝕磨損的對策主要有： 1)使摩擦表面受腐蝕時能生成一層結(jié)構(gòu)緊密

37、且與金屬基體結(jié)合牢固、阻礙腐蝕繼續(xù)發(fā)生或使腐蝕速度減緩的保護(hù)膜，可使腐蝕磨損速度減小。 2)控制機(jī)械零件或構(gòu)件所處的應(yīng)力狀態(tài)，因為這對腐蝕影響很大。當(dāng)機(jī)械零件受到重復(fù)應(yīng)力作用時，所產(chǎn)生的腐蝕速度比不受應(yīng)力時快得多。 (五)微動磨損 兩個接觸表面由于受相對低振幅振蕩運動而產(chǎn)生的磨損稱為微動磨損。它產(chǎn)生于相對靜止的接合零件上，因而往往易被忽視。微動磨損的最大特點是：在外界變動載荷作用下，產(chǎn)生振幅很小(小于100m，一般為220m)的相對運動，由此發(fā)生摩擦磨損。例如在鍵聯(lián)接處、過盈配合處、螺栓聯(lián)接處、鉚釘聯(lián)接接頭處等結(jié)合上產(chǎn)生的磨損。 微動磨損使配合精度下降，過盈配合部件結(jié)合緊度下降甚至松動，聯(lián)接件

38、松動乃至分離，嚴(yán)重者會引起事故。微動磨損還易引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致聯(lián)接件疲勞斷裂。 1微動磨損的機(jī)理 由于微動磨損集中在局部范圍內(nèi)，同時兩個摩擦表面永遠(yuǎn)不脫離接觸，磨損產(chǎn)物不易往外排除，磨屑在摩擦表面起著磨料的作用；又因摩擦表面之間的壓力使表面凸起部分粘著，粘著處被外界小振幅引起的擺動所剪切，剪切處表面又被氧化，所以微動磨損兼有粘著磨損和氧化磨損的作用。 微動磨損是一種兼有磨料磨損、粘著磨損和氧化磨損的復(fù)合磨損形式。 2減少或消除微動磨損的對策 實踐與試驗表明，外界條件(如載荷、振幅、溫度、潤滑等)及材質(zhì)對微動磨損影響相當(dāng)大，因而，減少或消除微動磨損的對策主要有以下幾個方面： (1)載荷 在一定條

39、件下，隨著載荷增大，微動磨損量將增加，但是當(dāng)超過某臨界載荷之后，微動磨損量將減小。采用超過臨界載荷的緊固方式可有效減少微動磨損。 (2)振幅 當(dāng)振幅較小時，單位磨損率較??；當(dāng)振幅超過50150um時，單位磨損率顯著上升。因此，應(yīng)有效地將振幅控制在30um以內(nèi)。 (3)溫度低碳鋼，在0。以上時，微動磨損量隨溫度上升而逐漸降低；在150。c200。c時，微動磨損量突然降低；繼續(xù)升高溫度，微動磨損量上升；溫度從135。c升高到400。c時，微動磨損量增加15倍。中碳鋼，在其他條件不變、溫度為130。c時，微動磨損量發(fā)生轉(zhuǎn)折；超過此溫度，微動磨損量大幅度降低。 (4)潤滑 用粘度大、抗剪切強(qiáng)度高的潤滑

40、脂有一定效果，固體潤滑劑(如mos2、pt-fe等)效果更好。而普通的液體潤滑劑對防止微動磨損效果不佳。(5)材質(zhì)性能提高硬度及選擇適當(dāng)材料配副都可以減小微動磨損。將一般碳鋼表面硬度從180hv提高到700hv時，微動磨損量可降低50。一般來說，抗粘著性能好的材料配副對抗微動磨損也好。采用表面處理(如硫化或磷化處理以及鍍上金屬鍍層)是降低微動磨損的有效措施。二、機(jī)械零件的變形及其對策 機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形。過量的變形是機(jī)械失效的重要類型，也是判斷韌性斷裂的明顯征兆。例如，各類傳動軸的彎曲變形；橋式起重機(jī)主梁在變形下?lián)锨蚺で?；汽車大梁的扭曲變形；彈簧?/p>

41、變形等。變形量隨著時間的不斷增加，逐漸改變了產(chǎn)品的初始參數(shù)，當(dāng)超過允許極限時，將喪失規(guī)定的功能。有的機(jī)械零件因變形引起結(jié)合零件出現(xiàn)附加載荷、相互關(guān)系失常或加速磨損，甚至造成斷裂等災(zāi)難性后果。 根據(jù)外力去除后變形能否恢復(fù)，機(jī)械零件或構(gòu)件的變形可分為彈性變形和塑性變形兩大類。 1彈性變形 金屬零件在作用應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度時產(chǎn)生的變形稱為彈性變形。 彈性變形的特點是： 1)當(dāng)外力去除后，零件變形消除，恢復(fù)原狀。 2)材料彈性變形時，應(yīng)變與應(yīng)力成正比，其比值稱為彈性模量，它表示材料對彈性變形的阻力。在其他條件相同時，材料的彈性模量越高，由這種材料制成的機(jī)械零件或構(gòu)件的剛度便越高，在受到外力作用時保持

42、其固有的尺寸和形狀的能力就越強(qiáng)。 3)彈性變形量很小，一般不超過材料原長度的011.o。 在金屬零件使用過程中，若產(chǎn)生超量彈性變形(超量彈性變形是指超過設(shè)計允許的彈性變形)，則會影響零件正常工作。例如，當(dāng)傳動軸工作時，超量彈性變形會引起軸上齒輪嚙合狀況惡化，影響齒輪和支承它的滾動軸承的工作壽命；機(jī)床導(dǎo)軌或主軸超量彈性變形，會引起加工精度降低甚至不能滿足加工精度。因此，在機(jī)械設(shè)備運行中，防止超量彈性變形是十分必要的。除了正確設(shè)計外，正確使用十分重要，應(yīng)嚴(yán)防超載運行，注意運行溫度規(guī)范，防止熱變形等。 2塑性變形 塑性變形又稱為永久變形，是指機(jī)械零件在外加載荷去除后留下來的一部分不可恢復(fù)的變形。金屬

43、零件的塑性變形從宏觀形貌特征上看，主要有翹曲變形、體積變形和時效變形三種形式。 (1)翹曲變形 當(dāng)金屬零件本身受到某種應(yīng)力(例如機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力或組織應(yīng)力等)的作用，其實際應(yīng)力值超過了金屬在該狀態(tài)下的拉伸屈服強(qiáng)度或壓縮屈服強(qiáng)度后，就會產(chǎn)生呈翹曲、橢圓或歪扭的塑性變形。因此，金屬零件產(chǎn)生翹曲變形是它自身受復(fù)雜應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。翹曲變形常見于細(xì)長軸類、薄板狀零件以及薄壁的環(huán)形和套類零件。 (2)體積變形 金屬零件在受熱與冷卻過程中，由于金相組織轉(zhuǎn)變引起比容變化，導(dǎo)致金屬零件體積脹縮的現(xiàn)象稱為體積變形。例如，鋼件淬火相變時，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝氏體時比容增大，體積膨脹，淬火相變后殘留奧氏體的比

44、容減小，體積收縮。馬氏體形成時的體積變化程度，與淬火相變時馬氏體中的含碳量有關(guān)。鋼件中含碳量越多，形成馬氏體時的比容變化越大，膨脹量也越大。此外，鋼中碳化物不均勻分布往往會增大變形程度。 (3)時效變形鋼件熱處理后產(chǎn)生不穩(wěn)定組織，由此引起的內(nèi)應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)；鑄件在鑄造過程中形成的鑄造內(nèi)應(yīng)力也處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在常溫下較長時間的放置或使用，不穩(wěn)定狀態(tài)的應(yīng)力會逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變，并趨于穩(wěn)定，由此伴隨產(chǎn)生的變形稱為時效變形。 塑性變形導(dǎo)致機(jī)械零件各部分尺寸和外形的變化，將引起一系列不良后果。例如，機(jī)床主軸塑性彎曲，將不能保證加工精度，導(dǎo)致廢品率增大，甚至使主軸不能工作。 零件的局部塑性變形雖然不像零件的

45、整體塑性變形那樣引起明顯失效，但也是引起零件失效的重要形式。如鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、擋塊和銷釘?shù)龋捎陟o壓力作用，通常會引起配合的一方或雙方的接觸表面擠壓(局部塑性變形)，隨著擠壓變形的增大，特別是那些能夠反向運動的零件將引起沖擊，使原配合關(guān)系破壞的過程加劇，從而導(dǎo)致機(jī)械零件失效。 3防止和減少機(jī)械零件變形的對策變形是不可避免的，我們可從下列四個方面采取相應(yīng)的對策防止和減少機(jī)械零件變形。(1) 設(shè)計 設(shè)計時不僅要考慮零件的強(qiáng)度，還要重視零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸、修理等問題。 1)正確選用材料，注意工藝性能。如鑄造的流動性、收縮性；鍛造的可鍛性、冷鐓性；焊接的冷裂、熱裂傾向性；機(jī)加工的可切

46、削性；熱處理的淬透性、冷脆性等。 2)合理布置零件，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸。如避免尖角，棱角改為圓角、倒角；厚薄懸殊的部分可開工藝孔或加厚太薄的地方；安排好孔洞位置，把盲孔改為通孔等。形狀復(fù)雜的零件在可能條件下采用組合結(jié)構(gòu)、鑲拼結(jié)構(gòu)，改善受力狀況。 3)在設(shè)計中，注意應(yīng)用新技術(shù)、新工藝和新材料，減少制造時的內(nèi)應(yīng)力和變形。(2)加工 在加工中要采取一系列工藝措施來防止和減少變形。對毛坯要進(jìn)行時效以消除其殘余內(nèi)應(yīng)力。時效有自然時效和人工時效兩種。自然時效，可以將生產(chǎn)出來的毛坯在露天存放12年，這是因為毛坯材料的內(nèi)應(yīng)力有在1220個月逐漸消失的特點，其時效效果最佳；缺點是時效周期太長。人工時效可使毛坯通

47、過高溫退火、保溫緩冷而消除內(nèi)應(yīng)力。也可利用振動作用來進(jìn)行人工時效。高精度零件在精加工過程中必須安排人工時效。 在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程中，均要在工序、工步的安排上，工藝裝備和操作上采取減少變形的工藝措施。例如，粗精加工分開的原則，在粗精加工中間留出一段存放時間。以利于消除內(nèi)應(yīng)力。 機(jī)械零件在加工和修理過程中要減少基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，保留加工基準(zhǔn)留給維修時使用，減少維修加工中因基準(zhǔn)不統(tǒng)一而造成的誤差。對于經(jīng)過熱處理的零件來說，注意預(yù)留加工余量、調(diào)整加工尺寸、預(yù)加變形，這是非常必要的。在知道零件的變形規(guī)律之后，可預(yù)先加以反向變形量，經(jīng)熱處理后兩者抵消；也可預(yù)加應(yīng)力或控制應(yīng)力的產(chǎn)生和變化，使最終變形量符合

48、要求，達(dá)到減少變形的目的。(3)修理 在修理中，既要滿足恢復(fù)零件的尺寸、配合精度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求，還要檢查和修復(fù)主要零件的形狀、位置誤差。為了盡量減少零件在修理中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，應(yīng)當(dāng)制定出與變形有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和修理規(guī)范，設(shè)計簡單可靠、好用的專用量具和工夾具，同時注意大力推廣“三新”技術(shù)，特別是新的修復(fù)技術(shù)，如刷鍍、粘接等。(4)使用 加強(qiáng)設(shè)備管理，制定并嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的檢查和維護(hù)，不超負(fù)荷運行，避免局部超載或過熱等。三、機(jī)械零件的斷裂及其對策 斷裂是零件在機(jī)械、熱、磁、腐蝕等單獨作用或者聯(lián)合作用下，其本身連續(xù)性遭到破壞，發(fā)生局部開裂或分裂成幾部分的現(xiàn)象。 機(jī)械零件斷裂后不僅完

49、全喪失工作能力，而且還可能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失或傷亡事故。尤其是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備日益向著大功率、高轉(zhuǎn)速的趨勢發(fā)展，機(jī)械零件斷裂失效的幾率有所提高。盡管與磨損、變形相比，機(jī)械零件因斷裂而失效的機(jī)會很少，但機(jī)械零件的斷裂往往會造成嚴(yán)重的機(jī)械事故，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，是一種最危險的失效形式。 機(jī)械零件的斷裂一般可分為延性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂和環(huán)境斷裂四種形式。 1延性斷裂 延性斷裂又稱為塑性斷裂或韌性斷裂。當(dāng)外力引起的應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時發(fā)生塑性變形后造成斷裂就稱為延性斷裂。延性斷裂的宏觀特點是斷裂前有明顯的塑性變形，常出現(xiàn)“縮頸”現(xiàn)象。延性斷裂斷口形貌的微觀特點是斷面有大量韌窩(即微坑)覆蓋。延性斷裂實際

50、上是顯微空洞形成、長大、連接以致最終導(dǎo)致斷裂的一種破壞方式。 2脆性斷裂 金屬零件或構(gòu)件在斷裂之前無明顯的塑性變形，發(fā)展速度極快的一類斷裂叫脆性斷裂。它通常在沒有預(yù)示信號的情況下突然發(fā)生，是一種極危險的斷裂形式。 3疲勞斷裂 機(jī)械設(shè)備中的許多零件，如軸、齒輪、凸輪等，都是在交變應(yīng)力作用下工作的。它們工作時所承受的應(yīng)力一般都低于材料的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度，按靜強(qiáng)度設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)是安全的。但在實際生產(chǎn)中，在重復(fù)及交變載荷的長期作用下，機(jī)械零件或構(gòu)件仍然會發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂，它是一種普通而嚴(yán)重的失效形式。在機(jī)械零件的斷裂失效中，疲勞斷裂占很大的比重，約為8090。 疲勞斷裂的類型很多，根據(jù)循環(huán)

51、次數(shù)的多少可分為高周疲勞和低周疲勞兩種類型。 高周疲勞通常簡稱為疲勞，又稱為應(yīng)力疲勞，是指機(jī)械零件斷裂前在低應(yīng)力(低于材料的屈服強(qiáng)度甚至彈性極限)下，所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)周次數(shù)多(一般大于105次)的疲勞，是一種常見的疲勞破壞。如曲軸、汽車后橋半軸、彈簧等零部件的失效一般均屬于高周疲勞破壞。 低周疲勞又稱為應(yīng)變疲勞。低周疲勞的特點是承受的交變應(yīng)力很高，一般接近或超過材料的屈服強(qiáng)度，因此每一次應(yīng)力循環(huán)都有少量的塑性變形，而斷裂前所經(jīng)歷的循環(huán)周次較少，一般只有102105次，壽命短。 4環(huán)境斷裂 環(huán)境斷裂是指材料與某種特殊環(huán)境相互作用而引起的具有一定環(huán)境特征的斷裂方式。延性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂，均

52、未涉及材料所處的環(huán)境，實際上機(jī)械零件的斷裂，除了與材料的特性、應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變速度有關(guān)外，還與周圍的環(huán)境密切相關(guān)，尤其是在腐蝕環(huán)境中材料表面的裂紋邊沿由于氧化、腐蝕或其他過程使材料強(qiáng)度下降，促使材料發(fā)生斷裂。環(huán)境斷裂主要有應(yīng)力腐蝕斷裂、氫脆斷裂、高溫蠕變斷裂、腐蝕疲勞斷裂及冷脆斷裂等形式。 5減少或消除機(jī)械零件斷裂的對策 (1)設(shè)計在金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計上要合理，盡可能減少或避免應(yīng)力集中，合理選擇材料。 (2)工藝 采用合理的工藝結(jié)構(gòu)，注意消除殘余應(yīng)力，嚴(yán)格控制熱處理工藝。 (3)使用 按設(shè)備說明書操作、使用機(jī)電設(shè)備，嚴(yán)格杜絕超載使用機(jī)電設(shè)備。四、機(jī)械零件的蝕損及其對策 蝕損即腐蝕損傷。機(jī)械零件的蝕損，

53、是指金屬材料與周圍介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的破壞。疲勞點蝕、腐蝕和穴蝕等，統(tǒng)稱為蝕損。疲勞點蝕是指零件在循環(huán)接觸應(yīng)力作用下表面發(fā)生的點狀剝落的現(xiàn)象；腐蝕是指零件受周圍介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用，表層金屬發(fā)生化學(xué)變化的現(xiàn)象；穴蝕是指零件在溫度變化和介質(zhì)的作用下，表面產(chǎn)生針狀孔洞，并不斷擴(kuò)大的現(xiàn)象。 金屬腐蝕是普通存在的自然現(xiàn)象，它所造成的經(jīng)濟(jì)損失十分驚人。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界因腐蝕而不能繼續(xù)使用的金屬零件，約占其產(chǎn)量的10以上。 金屬零件由于周圍的環(huán)境以及材料內(nèi)部成分和組織結(jié)構(gòu)的不同，腐蝕破壞有凹洞、斑點、潰瘍等多種形式。 按金屬與介質(zhì)作用機(jī)理，機(jī)械零件的蝕損可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大

54、類。 1機(jī)械零件的化學(xué)腐蝕 化學(xué)腐蝕是指單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕。在這一腐蝕過程中不產(chǎn)生電流，介質(zhì)是非導(dǎo)電的?；瘜W(xué)腐蝕的介質(zhì)一般有兩種形式：一種是氣體腐蝕，指干燥空氣、高溫氣體等介質(zhì)中的腐蝕；另一種是非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，指有機(jī)液體、汽油、潤滑油等介質(zhì)中的腐蝕，它們與金屬接觸時進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成表面膜，在不斷脫落又不斷生成的過程中使零件腐蝕。 大多數(shù)金屬在室溫下的空氣中就能自發(fā)地氧化，但在表面形成氧化物層之后，如能有效地隔離金屬與介質(zhì)問的物質(zhì)傳遞，就成為保護(hù)膜；如果氧化物層不能有效阻止氧化反應(yīng)的進(jìn)行，那么金屬將不斷地被氧化。 據(jù)研究，金屬氧化膜要在含氧氣的條件下起保護(hù)膜作用必須具有下列條件： 1)氧化膜必須是緊密的，能完整地把金屬表面全部覆蓋住，即氧化膜的體積必須比生成此膜所消耗掉的金屬的體積大。 2)氧化膜在氣體介質(zhì)中是穩(wěn)定的。 3)氧化膜和基體金屬的結(jié)合力強(qiáng)，且有一定的強(qiáng)度和塑性。 4)氧化膜具有與基體金屬相同的熱膨脹系數(shù)。 在高溫空氣中，鐵和鋁都能生成完整的氧化膜，由于鋁的氧化膜同時具備了上述四種條件，故具有良好保護(hù)性能；而鐵的氧化膜與鐵結(jié)合不良，故起不了保護(hù)作用。