汽車零部件的失效機理及其分析

汽車零部件的失效機理及其分析2021/5/91主要內(nèi)容：一.汽車零部件失效的概念及分類二.汽車零部件磨損失效模式三.汽車零部件疲勞斷裂失效及其機理四.汽車零部件腐蝕失效及其機理五.汽車零部件變形失效機理六.汽車零部件失效分析方法2021/5/92導(dǎo)言

汽車零部件失效分析，是研究汽車零部件喪失其規(guī)定功能的原因。特征和規(guī)律；研究其失效分析技術(shù)和預(yù)防技術(shù)，其目的在十分析零部件失效的原因；提出改進和預(yù)防措施，從而提高汽車可靠性和使用壽命。與可靠性分析比較，有何不同？2021/5/93第一節(jié)汽車零部件失效的概念及分類一.失效的概念汽車零部件失去原設(shè)計所規(guī)定的功能稱為失效。失效不僅是指完全喪失原定功能，而且還包含功能降低和有嚴重損傷或隱患、繼續(xù)使用會失去可靠性及安全性的零部件。2021/5/94二、失效的基本類型2021/5/95三.零件失效的基本原因工作條件設(shè)計制造使用與維修2021/5/96第二節(jié)汽車零部件磨損失效模式

與失效機理2021/5/97一.磨料磨損及其失效機理概念：物體表面與硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)凸出物（包括硬金屬)相互摩擦引起表面材料損失的現(xiàn)象稱為磨料磨損。磨料磨損的四種假說：以微量切削為主的假說以疲勞破壞為主的假說以壓痕為主的假說將斷裂作為主要作用的假說2021/5/98影響因素防治措施二.粘著磨損及其失效機理概念：摩擦副相對運動時，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬損耗的現(xiàn)象稱為粘著磨損。機理影響因素防治措施2021/5/99三.表面疲勞磨損及其失效機理概念：兩接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象稱為表面疲勞磨損。表面疲勞磨損失效過程可分為兩個階段：疲勞核心裂紋的形成；疲勞裂紋的發(fā)展直至材料微粒的脫落。2021/5/9103種理論最大剪應(yīng)力理論--裂紋起源于次表層油楔理論--裂紋起源于摩擦表面裂紋起源于硬化層與芯部過渡區(qū)影響因素防治措施2021/5/911

四.腐蝕磨損及其失效機理概念：零件表面在摩擦過程中，表面金屑與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，因而出現(xiàn)物質(zhì)損失的現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。腐蝕磨損通常分為：氧化磨損特殊介質(zhì)的腐蝕磨損氣蝕（穴蝕）氫致磨損2021/5/912五.微動磨損及其失效機理概念：兩接觸表面間沒有宏觀相對運動，但在外界變動負荷影響下，有小振幅的相對振動(一般小于100微米)，此時接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造成的磨損稱為微動磨損。過程2021/5/913微動磨損是一種復(fù)合形式的磨損。包括：粘著磨損氧化磨損磨料磨損影響因素防治措施2021/5/914思考題1.氣缸－活塞環(huán)的磨損規(guī)律是什么？為什么？2.零件磨損量如何測定？2021/5/915參考答案1.氣缸－活塞環(huán)的磨損規(guī)律是什么？為什么？規(guī)律：高度方向，上大下??；圓周方向不規(guī)則影響因素：磨料、工作氣體壓力、潤滑和腐蝕物質(zhì)。2.零件磨損量如何測定？直接測量法：表面測量法、稱重法、刻痕法和快速磨損法；間接測量法：光譜分析法和同位素法。2021/5/916跟進思考！3.哪一種零件磨損量測定方法適合于發(fā)動機車載檢測？2021/5/917第三節(jié)汽車零部件疲勞斷裂失效及其機理

零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂是汽車零部件中常見的失效方式之一，也是危害性最大的一種失效方式。2021/5/918一.疲勞斷裂失效的分類2021/5/919二.疲勞斷裂失效機理金屬零件疲勞斷裂實質(zhì)上是一個累積損傷過程。大體上可劃分為滑移、裂紋成核、微觀裂紋擴展、宏觀裂紋擴展、最終斷裂幾個過程。金屬零件疲勞斷裂實質(zhì)上是一個累積損傷過程。疲勞裂紋的萌生疲勞裂紋的擴展2021/5/920三.疲勞斷口宏現(xiàn)形貌特征典型宏觀疲勞斷口分為三個區(qū)域：疲勞源區(qū)疲勞裂紋擴展區(qū)瞬時斷裂區(qū)四.提高汽車零件抗疲勞斷裂的方法延續(xù)疲勞裂紋萌生時間降低疲勞裂紋擴展的速率提高疲勞裂紋門檻值△km長度2021/5/921思考題疲勞斷裂與磨損的區(qū)別

損傷形式比較因素疲勞磨損疲勞斷裂損壞形式受力情況表面變形初始裂紋2021/5/922第四節(jié)汽車零部件腐蝕失效及其機理

零件受周圍介質(zhì)作用而引起的損壞稱為零件的腐蝕。按腐蝕機理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，汽車上約20％的零件因腐蝕而失效。一.化學(xué)腐蝕失效機理金屬零件與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用面引起的損傷稱為化學(xué)腐蝕。2021/5/923二.電化學(xué)腐蝕失效機理電化學(xué)腐蝕是兩個不同的金屬在一個導(dǎo)電溶液中形成一對電極，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生腐蝕的作用，使充當陽極的金屬被腐蝕。三.汽車零件的老化橡膠、塑科制品和電子元件等汽車用零件，隨著時間的增長，原有的性能會逐漸衰退稱為老化現(xiàn)象。2021/5/924第五節(jié)汽車零部件變形失效機理

零件在使用過程中，由于承載或內(nèi)部應(yīng)力的作用，使零件的尺寸和形狀改變的現(xiàn)象稱為零件的變形。 零件變形失效的類型有：彈性變形失效塑性變形失效蛹變失效2021/5/925第六節(jié)汽車零部件失效分析方法一.失效分析的基本思路按分析檢驗項目進行失效分析按失效模式進行分析系統(tǒng)工程分析方法故障(失效)樹分析法特征因素圖分析法摩擦學(xué)系統(tǒng)失效分析法2021/5/926二.金屬的斷裂斷口分析技術(shù)一次加載斷裂斷口延性斷裂斷口脆性斷裂斷口混合斷口宏觀斷裂斷口分析程序微觀斷口分析2021/5/927三.失效分析的步驟收集原始資料收集失效零件的殘骸確定和分析失效模式對一些重要零件或在一些工況下不可能回收磨屑時，可將零件材料在仿效運行工況下進行模擬試驗，以驗證初步判斷2021/5/928