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§1-1零件的失效
失效零件由于某种原因,
导致其尺寸、形状、或材料的组织与性能发生变化而不能完满地完成指定的功能。
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第一节毛坯成形方法选择
第七章毛坯成形方法选择与质量控制
(一)影响失效的基本因素
1.设计因素
为了保证产品质量,必须精心设计,精心施工。
根据零件工作条件、可能发生的失效模式,提
出技术指标,确定合适的材质、尺寸、结构,提出必要的技术文件。
如设计有误,则机械设备或零件将不能使用或
过早失效。
2.材质因素
.选材不当使零件达不到设计要求而导致
失效。
.材质内部缺陷、毛坯加工(铸锻焊)工艺
或冷热加工(特别是热处理)工艺过程产生的材料内部缺陷导致失效。
3.制造(工艺)因素
工艺缺陷是零件失效的重要因素。
●零件在铸造过程中产生的疏松、夹渣;
●锻造过程中产生的夹层、冷热裂纹;
●焊接过程中未焊透、偏析、冷热裂纹;
●机加工过程的尺寸公差和表面粗糙度不合适;
●热处理产生的缺陷,如淬裂、硬度不足、回火脆性;
●精加工磨削中的磨削裂纹等。
4.安装调试因素
安装过程达不到要求的质量指标,导致零件
失效。
●啮合传动件(齿轮、杆、螺旋等)的间隙不
合适(过松或过紧,接触状态未调整好);
●连接零件必要的“防松”不可靠;
●铆焊结构的必要探伤检验不良;
●润滑与密封装置不良等;
跑合。
●初步安装调试后,未按规定进行逐级加载
5.运转维修因素
●不正确的运转工况参数(载荷、速度
等)导致零件失效。
●忽视维修,未进行定期大、中、小
检修
●润滑条件未保证,润滑剂和润滑方
法不合适
(二)零件失效形式
1.畸变失效
畸变有两种类型:
尺寸畸变或体积畸变(长大或缩小)
形状畸变(如弯曲或翘曲)
发生畸变的零件不能承受所规定载荷,不
能起到规定的作用,与其他零件的运转发生干扰,导致零件失效。
1.畸变失效
(1)弹性畸变失效
不恰当的弹性变形量导致失效。
●受拉、压的杆类零件,过大的弹性畸变量导致支
承件(如轴承)过载。
●受弯、扭的轴类零件,过大的弹性畸变量会造成
轴上啮合零件的严重偏载,啮合失常,甚至咬死,导致传动失效;
●某些控制元件,如温控元件,过大的弹性畸变量
使精度无法保证。
防止弹性畸变的主要措施:增加零件截
面、采用弹性模量高的材料,防止超载。
_________________________________________________________________________________________________________________________
1.畸变失效
(2)塑性畸变失效
外加应力超过零件材料的屈服极限时发生
明显的塑性变形(永久变形)。
●钢结构房梁承载过重发生塑性变形弯曲,
导致倒塌;
●螺栓严重过载被拉长,失去紧固作用。
防止零件塑性畸变的措施:采用屈服强度
高的材料,进行合理的热处理,防止超载。
1.畸变失效
(3)蠕变翘曲畸变失效
尺寸与方向上产生复杂变形,形成翘曲,导致失效。
翘曲畸变往往是由温度、外加载荷、受力截面、材
料组成等不均匀性引起。特别是高温所导致的形状翘曲最为严重。
●受力钢架翘曲变形;
●壳体在高温下形状翘曲。
增加零件截面、截面形状设计合理。采
用弹性模量高、屈服强度高的材料,防止超载。
2.断裂失效
(1)韧(塑)性断裂
断裂前有明显的塑性变形。
(1)宏观特征
宏观变形方式为颈缩,典型断口为杯锥状断口,底部
成纤维状剪切断口,其平面和拉伸轴大致成45。角。
(2)微观特征
韧窝是金属韧性断裂的微观主要特征,是塑性变形产生的
显微空洞生成、长大、聚集、相互连结导致断裂留下的痕迹。
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韧性(塑性)断裂实物
韧性断裂断口(韧窝)
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