機(jī)械零件失效分析 主要的失效形式有哪些?

日期:2022-11-17 16:00:08 瀏覽量:1832 標(biāo)簽: 失效分析

機(jī)械零件由于某些原因喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能時(shí),稱為失效。失效分析的結(jié)果,既可對(duì)零件的失效形式加以預(yù)測(cè),又是零件選材的依據(jù),同時(shí)又可以對(duì)合理制訂零件的制造工藝、優(yōu)化零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以及新材料的研制和新工藝的開(kāi)發(fā)等提供有指導(dǎo)意義的數(shù)據(jù)。本文收集整理了一些資料,期望能對(duì)各位讀者有比較大的參閱價(jià)值。

機(jī)械零件失效分析 主要的失效形式有哪些?

一、機(jī)械零件的失效形式主要有:

1、整體斷裂

零件在受拉、壓、彎、剪和扭等外載荷作用時(shí),由于某一危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力超過(guò)零件的強(qiáng)度極限而發(fā)生的斷裂,或者零件在受變應(yīng)力作用時(shí),危險(xiǎn)截面上發(fā)生的疲勞斷裂均屬此類。例如螺栓的斷裂、齒輪輪齒根部的折斷等。

2、過(guò)大的殘余變形

如果作用于零件上的應(yīng)力超過(guò)了材料的屈服極限,則零件將產(chǎn)生殘余變形。機(jī)床上夾持定位零件的過(guò)大的殘余變形,要降低加工精度;高速轉(zhuǎn)子軸的殘余撓曲變形,將增大不平衡度,并進(jìn)一步引起零件的變形。

3、零件的表面破壞

零件的表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞。腐蝕是發(fā)生在金屬表面的一種電化學(xué)或化學(xué)侵蝕現(xiàn)象。腐蝕的結(jié)果是使金屬表面產(chǎn)生銹蝕,從而使零件表面遭到破壞。與此同時(shí),對(duì)于承受變應(yīng)力的零件,還會(huì)引起腐蝕疲勞的現(xiàn)象。

磨損是兩個(gè)接觸表面在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。

腐蝕、磨損和接觸疲勞都是隨工作時(shí)間的延續(xù)而逐漸發(fā)生的失效形式。處于潮濕空氣中或與水、汽及其他腐蝕性介質(zhì)相接觸的金屬零件,均有可能發(fā)生腐蝕現(xiàn)象;所有做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件接觸表面都有可能發(fā)生磨損;而在接觸變應(yīng)力條件下工作的零件表面也將有可能發(fā)生接觸疲勞。

4、破壞正常工作條件引起的失效

有些零件只有在一定的工作條件下才能正常地工作。例如,液體摩擦的滑動(dòng)軸承,只有在存在完整的潤(rùn)滑油膜時(shí)才能正常地工作;帶傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng),只有在傳遞的有效圓周力小于臨界摩擦力時(shí)才能正常地工作;高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件,只有其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動(dòng)件系統(tǒng)的固有頻率避開(kāi)一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隔時(shí)才能正常地工作等。如果破壞了這些必備的條件,則將發(fā)生不同類型的失效。例如,滑動(dòng)軸承將發(fā)生過(guò)熱、膠合、磨損等形式的失效;帶傳動(dòng)將發(fā)生打滑的失效;高速轉(zhuǎn)子將發(fā)生共振從而使振幅增大,以致引起斷裂的失效等。

零件到底經(jīng)常發(fā)生哪種形式的失效,這與很多因素有關(guān),并且在不同行業(yè)和不同的機(jī)器上也不盡相同。根據(jù)參考文獻(xiàn)中對(duì)1378項(xiàng)失效所進(jìn)行的分類結(jié)果來(lái)看,由于腐蝕、磨損和各種疲勞破壞所引起的失效就占了73.88%,而由于斷裂所引起的失效只占4.79%。所以可以說(shuō),腐蝕、磨損和疲勞是引起零件失效的主要原因。

二、機(jī)械零件的失效分析

失效分析的目的是找出產(chǎn)生失效的主導(dǎo)因素,為能準(zhǔn)確確定零件的主要使用性能提供可靠依據(jù)。例如,各類發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的選材,按傳統(tǒng)的知識(shí)認(rèn)為,曲軸工作中主要承受高的沖擊性和耐磨性,基本是應(yīng)用45鋼制造。而進(jìn)行失效分析結(jié)果證實(shí),曲軸的主要失效形式是疲勞斷裂,所以疲勞強(qiáng)度應(yīng)是曲軸設(shè)計(jì)、制造的主要使用性能指標(biāo),選用球墨鑄鐵制造質(zhì)優(yōu)、耐用又價(jià)廉??梢?jiàn),了解失效形式是正確選材的基本前提之一。

實(shí)際上,一個(gè)零件的失效往往是相當(dāng)復(fù)雜的,常常不是單一原因造成的,而是多種因素共同作用的結(jié)果。所以,失效分析是一項(xiàng)涉及面很廣的復(fù)雜的技術(shù)工作,必須要有一個(gè)科學(xué)的方法,合理的工作程序。

首先,對(duì)零件使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查。了解零件的工作環(huán)境和失效經(jīng)過(guò),拍照記錄相關(guān)零件的受損情況、零件的使用壽命,收集并保存失效零件殘?bào)w供分析用。

其次,收集零件用材和制造工藝檔案資料。復(fù)查零件材料的化學(xué)成分和原材料質(zhì)量,詳細(xì)了解零件的毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理等工藝和操作過(guò)程。

第三,失效零件本身的檢測(cè)分析。對(duì)失效零件進(jìn)行損傷處的外觀分析(了解零件的損傷種類,尋找損傷的起源,觀察損傷部位的表面粗糙度和幾何形狀等),并取樣進(jìn)行斷口分析、金相分析、力學(xué)性能測(cè)試等。還要分析在失效零件上收集到的腐蝕產(chǎn)物的成分、磨屑的成分等,必要時(shí)還要進(jìn)行無(wú)損探傷、斷裂力學(xué)分析等。

綜合上述各方面的調(diào)查和分析結(jié)果,判斷影響零件失效的各種因素,排除不可能或非重要的因素,最終確定零件失效的真正原因,特別是起決定作用的主要原因。我公司擁有專業(yè)工程師及行業(yè)精英團(tuán)隊(duì),建有標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室3個(gè),實(shí)驗(yàn)室面積1800平米以上,可承接電子元器件測(cè)試驗(yàn)證、IC真假鑒別,產(chǎn)品設(shè)計(jì)選料、失效分析,功能檢測(cè)、工廠來(lái)料檢驗(yàn)以及編帶等多種測(cè)試項(xiàng)目。

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