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    机械零件的失效形式及原因

    发布时间: 2022-09-25 11:23 字号:

    机械零件的失效是指零件在使用过程中,零件部分或完全丧失了设计功能。零件完全被破坏不能继续工作;或零件已严重损坏,若继续工作将失去安全;或虽能安全工作,但已失去设计精度等现象都属于失效。为了预防零件失效,需对零件进行失效分析,即通过判断零件失效形式、确定零件失效机理和原因,有针对性地进行选材、确定合理的加工路线,提出预防失效的措施。

    1、机械零件失效形式

    机械零件常见的失效方式可以分为三种类型:过量变形失效、断裂失效和表面损伤失效。

    (1)过量变形失效:零件因变形量过大超过允许范围而造成的失效。它主要包括过量弹性变形、塑性变形和高温下发生的蠕变等失效形式。

    (2)断裂失效:因零件承载过大或疲劳损伤等原因而导致分离为互不相连的两个或两个以上部分的现象。断裂是最严重的失效形式,它包括韧性断裂失效、低温脆性断裂失效、疲劳断裂失效、蠕变断裂失效和环境破断失效等几种形式。

    (3)表面损伤失效:零件工作时由于表面的相对摩擦或受到环境介质的腐蚀在零件表面造成损伤或尺寸变化而引起的失效。它主要包括表面磨损失效、腐蚀失效、表面疲劳失效等形式。

    需要指出,同一种机械零件在工作中往往不只是一种失效方式起作用。但是,一般造成零件失效时总是一种方式起主导作用。失效分析的核心问题就是要找出主要的失效方式。

    2、机械零件失效的原因

    引起机械零件失效的因素很多且较为复杂,涉及零件的结构设计、材料选择、材料的加工制造、产品的装配及使用保养等多个方面。

    (1)设计不合理:主要是指零件结构和形状不正确或不合理,如零件存在缺口、小圆弧转角、不同形状过渡区等。另一方面是指对零件的工作条件、过载情况估计不足,造成零件实际工作能力不足,致使零件早期失效。

    (2)选材不合理:设计中对零件失效的形式判断错误,所选的材料性能不能满足工作条件需要;选材所依据的性能指标不能反映材料对实际失效形式的抗力,选择了错误的材料;所选用的材料质量太差,成分或性能不合格导致不能满足设计要求等都属于选材不合理。

    (3)加工工艺不合理:零件的加工工艺不当,可能会产生各种缺陷,导致零件在使用过程中较早地失效。如热加工过程中出现过热、过烧和带状组织;热处理过程中出现脱碳、变形、开裂;冷加工过程出现较深的刀痕、磨削裂纹等。

    (4)安装使用不当:装配和安装过程不符合技术要求,如安装时配合过紧、过松,对中不准,固定不稳等都可能导致零件不能正常工作或过早出现失效;此外,使用过程中违章操作、超载、超速、不按时维修和保养等也会造成零件过早出现失效。

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