机械零件的主要失效形式与失效分析PPT
机械零件失效概述机械零件失效是指在正常工作条件下，零件由于受到各种因素的共同作用而导致其基本性能参数低于要求，无法完成设计时所期望的功能。失效分析是对失效...
机械零件失效概述机械零件失效是指在正常工作条件下，零件由于受到各种因素的共同作用而导致其基本性能参数低于要求，无法完成设计时所期望的功能。失效分析是对失效零件进行详细检查、试验和诊断，找出失效原因和机理的过程。主要失效形式1. 断裂失效断裂失效是指零件在应力作用下发生断裂的现象。根据断裂机理的不同，可分为韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和应力腐蚀断裂等。韧性断裂是指零件在屈服点以下的低应力下发生的延性断裂。其主要特征是材料发生屈服变形，并伴随有少量缩颈。常见于塑性较好的材料，如低碳钢。脆性断裂是指零件在无明显塑性变形的情况下发生的突然断裂。其主要特征是断口平齐，呈现放射状或结晶状。常见于高强度材料或低温环境下的断裂。疲劳断裂是指零件在交变应力作用下发生的断裂。其主要特征是断口平齐，呈贝壳状。疲劳断裂多发生在受力较为集中的部位，如圆角、孔边缘等。应力腐蚀断裂是指在应力和腐蚀介质共同作用下发生的断裂。其主要特征是裂纹源通常在应力集中部位，并沿着特定方向快速发展。2. 磨损失效磨损失效是指零件表面在相对运动过程中，由于接触表面的相互摩擦而造成的尺寸、形状和表面质量的变化。根据磨损机理的不同，可分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。磨粒磨损是指硬颗粒或硬突起在摩擦过程中对零件表面造成的刮擦和犁沟现象。常见于砂轮、气瓶等摩擦副。粘着磨损是指两个接触表面在相对运动时，由于粘着点的形成和剪断而产生的表面材料转移现象。常见于齿轮、轴承等摩擦副。疲劳磨损是指零件在循环接触应力作用下，表层材料疲劳损伤累积而引起的局部剥落现象。常见于滚动轴承、齿根等部位。腐蚀磨损是指零件表面在腐蚀介质的作用下发生氧化或化学反应，进而导致材料损失的现象。常见于潮湿环境下的金属摩擦副。3. 塑性变形失效塑性变形失效是指零件在超过其屈服点的情况下发生的过量塑性变形，导致零件形状和尺寸发生变化，无法满足使用要求。主要发生在受力较大或材料较软的部位。4. 热损伤失效热损伤失效是指零件在工作过程中由于温度升高而导致性能下降的现象。主要包括热裂、热氧化、热变形和热疲劳等。热裂是指由于受到不均匀加热或冷却，导致零件内部产生较大的温度梯度和收缩不均，从而产生的裂纹。常见于焊接结构或铸造结构中。热氧化是指金属表面与高温气体或熔融盐等物质接触时，发生的氧化反应。氧化膜的形成会导致零件表面硬度和耐磨性下降。热变形是指由于温度变化引起的零件尺寸和形状的变化。热变形会导致零件的装配精度降低，甚至无法正常工作。热疲劳是指由于温度变化导致的热应力的反复作用，使零件产生疲劳裂纹或剥落的现象。常见于气瓶、压力容器等温度波动较大的场合。5. 腐蚀失效腐蚀失效是指零件在腐蚀介质的作用下，表面材料被破坏的现象。腐蚀可以发生在各种金属和非金属材料中，常见形式包括化学腐蚀、电化学腐蚀和氧化腐蚀等。6. 老化失效老化失效是指某些材料或零件在长时间使用过程中，由于内部结构的改变或外界环境的影响，导致性能逐渐降低的现象。常见于高分子材料、橡胶和塑料等。失效分析方法失效分析的方法主要包括宏观检查、微观分析、化学成分分析、力学性能测试和无损检测等。1. 宏观检查宏观检查是指对失效零件进行外观检查和尺寸测量，以初步了解失效情况。通过观察断口形貌、测量关键尺寸等手段，可以初步判断失效模式和原因。2. 微观分析微观分析是指利用金相显微镜、扫描电子显微镜等设备对零件的微观结构进行观察和分析。通过观察微观组织、裂纹扩展路径等，可以深入了解失效机理。3. 化学成分分析化学成分分析是指通过光谱、质谱、能谱等手段对零件的化学成分进行检测和分析。通过确定材料的元素组成，可以评估材料的耐蚀性、耐热性等性能指标。4. 力学性能测试力学性能测试是指对零件进行拉伸、压缩、弯曲、冲击等试验，以评估其力学性能。通过比较标准与实际性能参数，可以判断零件是否满足使用要求。5. 无损检测无损检测是指利用声学、射线、磁粉等方法对零件进行非破坏性检测。通过检测材料内部缺陷和损伤，可以发现潜在的失效隐患。总结机械零件的失效形式多样，不同的失效形式可能由不同的因素引起。为了有效预防和解决机械零件的失效问题，需要深入理解各种失效形式的特征和机理，并采用适当的失效分析方法来确定失效原因。通过改进设计、提高制造质量和使用维护水平等措施，可以降低机械零件的失效风险，提高其可靠性和使用寿命。
