汽车零部件的失效模式及其分析

扩展的横向裂纹。
总之，磨料磨损机理是属于 磨料的机械作用，这种机械作用 在很大程度上与磨料的性质、形 状及尺寸大小、固定的程度及载 荷作用下磨料与被磨表面的机械
性能有关。
四、粘着磨损及其失效机理
v 定义：摩擦副相对运 动时，由于固相焊合 作用的结果，造成接 触面金属损耗的现象 称为粘着磨损。
v 是缺油或油膜破坏 后发生干摩擦的结果； 是指一个零件表面上 的金属转移到另一个 零件表面上，而产生 的磨损。
第一节汽车零部件失效的概念及分类 一、失效的概念； 二、失效的基本类型； 三、零件失效的基本原因；
一、失效的概念 汽车零部件失去原设计所 规定的功能称为失效。失效不 仅是指完全丧失原定功能，而 且还包含功能降低和有严重损 伤或隐患、继续使用会失去可 靠性和安全性的零部件。
二、失效的基本形式
按失效模式和失效机理对失效进行分
第二章汽车零部件的失效模式及其分析
❖ 难点： ❖ 1.汽车摩擦学-混合摩擦； ❖ 2.粘着磨损；微动磨损； ❖ 3.腐蚀磨损； ❖ 4.提高汽车零件抗疲劳断裂的方法； ❖ 5.基础件析，是研究 汽车零部件丧失其功能的原因、特 征和规律；目的在于：分析原因， 找出责任，提出改进和预防措施， 提高汽车可靠性和使用寿命。
磨料磨损的失效机理（假说）
以 微 量 切 削 为 主 的 假 说 ；塑 性 金 属 同固定的磨料摩擦时：磨屑呈螺旋形、 弯 曲 形 等 ；在 金 属 表 面 内 发 生 ⑴ 塑 性 挤 压 、形 成 擦 痕 ；⑵ 切 削 金 属 ，形 成 磨 屑 ；
以压痕为主的假说：对塑性较大的 材料；磨料在压力作用下压入材料表 面，梨耕另一金属表面，形成沟槽，使 金属表面受到严重的塑性变形压痕两 侧金属已经破坏，磨料极易使其脱落。
⒈工作条件
三、零件失效的基本原因
⒉设计制造；⒊使用维修；
第二节汽车零部件磨损失效模式与失效机理
汽车或机械运动在其运动中都是一个物体与另一物体
相接触、或与其周围的液体或气体介质相接触，与此同时 在运动过程中，产生阻碍运动的效应，这就是摩擦。由于 摩擦，系统的运动面和动力面性质受到影响和干扰，使系 统的一部分能量以热量形式发散和以噪音形式消失。同时， 摩擦效应还伴随着表面材料的逐渐消耗，这就是磨损。
⒈定义：两接触表面在交变接触压应力的作 用下，材料表面因疲劳而产生物质损失的现象
称为表面疲劳磨损。
表面疲劳磨损一般多出现在相对滚动或带 有滑动的滚动摩擦条件下；如齿轮副的轮齿表
面、滚动轴承的滚珠和滚道以及凸轮副等；滑 动摩擦时，也会出现疲劳破坏，如巴氏合金轴
承表面材料的疲劳剥落。
⒉失效原理：表面疲劳磨损是疲劳和摩 擦共同作用的结果，其失效过程可分为两个 阶段：⑴疲劳核心裂纹的形成； ⑵疲劳裂纹
以 疲 劳 破 坏 为 主 的 假 说 ：金 属 的 同 一 显 微 体 积 经 多 次 塑 性 变 形 ，小 颗 粒 从 表 层 上 脱 落 下 来 。不 排 除 同 时 存 在 磨 料 直 接 切 下 金 属 的 过 程 。滚 动 接 触 疲 劳 破 坏产生的微粒多呈球形。
“备注”
以断裂为主的假说针对脆性材料，以 脆 性 断 裂 为 主 ；磨 料 压 入 和 擦 划 金 属 表 面 ， 压痕处的金属产生变形，磨料压入的深度 达到临界深度时，随压力而产生的拉伸应 力 足 以 使 裂 纹 产 生 。裂 纹 主 要 有 两 种 形 式 ， 垂直表面的中间裂纹和从压痕底部向表面
相互摩擦引起表面材料损失的
现象称为磨料磨损；
磨料的来源； 粒 度 为 20μm ～ 30μm 的 尘 埃 将 引 起曲轴轴颈、气缸
在 各 类 磨 损 形 式 中 大 约 占 磨 损 总 消 耗 的 50% ； 危 害 最 为 严 重的磨损形式；
表面的严重磨损， 而 1μm 以 下 的 尘 埃 同样会使凸轮挺杆 副磨损加剧；
的发展直至材料微粒的脱落。
对表面疲劳磨损初始裂纹的形成，有下述几种理论：
❖ 最大剪应力理论 － 裂纹起源于次表层； ❖ 油楔理论 － 裂纹起源于摩擦表面；（滚动带
件、加工表面形貌、材料的组织结构与性能以及 环境介质的化学作用等一系列因素有关；
按表面破坏机理和特征，磨损可分为磨料磨 损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动 磨损等；前两种是磨损的基本类型，后两种磨损
形式只在某些特定条件下才会发生。
三、磨料磨损及其失效机理
定义：物体表面与硬质颗 粒或硬质凸出物（包括硬金属v）
类是研究失效的重要内容。
汽车零部件按失效模式分类可分为磨 损、疲劳断裂、变形、腐蚀及老化等五类；
一个零件可能同时存在几种失效 模式或失效机理。
汽车零件失效分类
三、零件失效的基本原因
⒈工作条件 包括零件的受力状况和工作环境；
⒉设计制造 设计不合理、选材不当、制造工艺不
当等； ⒊使用维修
三、零件失效的基本原因
v 二是设法提高金 属热稳定性和润 滑油的热稳定性。
在材料选择上应 选用热稳定性高 的合金钢并进行 正确的热处理， 或采用热稳定性 高的硬质合金堆 焊。
粘着磨损影响因素
⒉工作条件的影响
❖ ⑴载荷的影响； ❖ 加载不要超过材料硬度值的1/3，减
小载荷，并尽量提高材料的硬度；
五、表面疲劳磨损及其失效机理
v 气缸套与活塞、活 塞环，曲轴轴颈与轴 承、凸轮与挺杆、差 速器十字轴和齿轮等；
防止粘着磨损应遵循的原则
引起粘着磨损的根本原因是摩擦区形成的热
v 一是设法减小摩擦 区的形成热，使摩 擦区的温度低于金 属热稳定性的临界 温度和润滑油热稳 定性的临界温度。
v 改善摩擦区结构； 改变摩擦区的形状 尺寸；配合副的配 合间隙，采用合适 的润滑剂及表面膜。
磨损是摩擦效应的一种表现和结果。“磨损是构件由 于其表面相对运动而在承载表面上不断出现材料损失的过 程。”
据统计有75%的汽车零件由于磨损而报废。因此磨损 是引起汽车零件失效的主要原因之一。
一、摩擦学基础理论
❖ ⒈摩擦理论；
❖ ⒉摩擦分类；
⒈几种主要的摩擦理论
⒉摩擦分类
二、磨损的分类
磨损与零件所受的应力状态、工作与润滑条