机械零件的失效与选材原则解析ppt课件.pptxVIP

第八章机械零件的选用与 加工工艺 8.1 机械零件的失效及失效分析 8.2 机械零件选材原则 8.3 典型零件的加工工艺 1 8.1 机械零件的失效及失效分析 失效：零件在使用过程中由于某种原因而丧失原设计功 能的现象。 严重事故 2 零件失效类型 畸变失效——过量弹、塑性变形。 断 裂——脆、塑性，疲劳断裂。 表面损伤——磨损、腐蚀等。 零件失效的原因 ——设计、材料、加工、安装和使用。 8.1.1 零件失效形式 3 畸变是指在某种程度上减弱了零件规定功能的变形。 1.弹性畸变失效 2.塑性畸变失效 3.翘曲畸变失效 一、畸变失效 4 1. 断裂失效的分类 (1)韧性断裂 伴有宏观上的塑性变形，缩 颈， 断口呈盆状或杯状。 (2)脆性断裂 只产生很小的永久变形，断 口平整。 二、 断裂失效 5 断口三要素： F- 纤维状区 R- 放射状区 S- 剪切唇区 2. 断口的分析方法 6 (a) 3.断裂路径：穿晶和沿晶断裂 沿晶断裂 穿晶断裂 (b) 7 四、 断裂机制 微孔聚合型断口 解理型断口 晶内断裂 晶间断裂 8 疲劳断裂 断口，三个区域： 疲劳源、疲劳区、瞬断区 随材质、应力状态的不同，三个区的大小和位置不同。 6 磨损： 相对运动时两金属表面不断损耗， 使金属表面 状态和尺寸改变的现象。 三、 磨损失效 活塞环与缸套之间的摩擦 10 (1)粘着磨损 (2)磨料磨损 (3)表面疲劳磨损 (4)冲刷磨损 (5)腐蚀磨损 1. 磨损失效的基本类型 粘着磨损示意图 11 V 磨料 碎块 突起 V 磨料 碎块 一突起 磨粒磨损示意图 犁削磨损示意图 冲刷磨损示意图 磨损的材料 磨损的材料 12 (1)摩擦副材质 互溶性； 表面强化处理情况； 表层组织和结构缺陷。 (2)工况参数 接触应力、滑动距离和滑动速度、温度、介质条 件与润滑等。 2. 影响磨损失效的基本因素 13 腐蚀： 金属暴露于活性介质环境中而发生的一种表面 损耗。 1.均匀腐蚀 2.点腐蚀 3.晶间腐蚀 四、 腐蚀失效 14 宏观和微观断口分析技术； 金相检验技术； 无损探伤检验技术； 常规成分、微区成分和表面成分分析技术； X 射线衍射分析； 实验应力分析； 力学性能测试； 断裂力学测试 8.1.2 失效分析的主要试验方法 15 8.2 机械零件选材原则 8.2.1 使用性能原则 零件在使用状态下材料应该具有的机械性能、物 理性能和化学性能。 大量机器零件 和工程构件 特殊条件下 工作的零件 满足使用要求 16 (1)受力状况 载荷的类型(例如动载、静载、循 环载荷或单调载荷等)和大小；载荷的形式；载荷的 特点等。 (2)环境状况 温度特性、介质情况等。 (3) 特殊要求 对导电性、磁性、热膨胀、密度、 外观等的要求。 零件使用时的工作条件 17 工 作 条 件 零件 应力种 类 载荷性 质 受载状态 常见的失效形式 机械性能要 求 紧固 螺栓 拉，剪 静载 过量变形，断裂 强度，塑性 传动 轴 弯，扭 循 环 ， 冲击 轴颈摩擦， 振动 疲劳断裂，过量 变形，轴颈摩损 综合机械性能 传动 齿轮 压，弯 循 环 ， 冲击 摩擦，振 动 齿折断，磨损，疲 劳断裂，接触疲劳( 麻点) 表面高强度及 疲劳极限，心 部强度、韧性 弹簧 扭，弯 交 变 ， 冲击 振动 弹性失稳，疲劳 破坏 弹性极限，屈 强比，疲劳极 限 冷作 模具 复杂 交 变 ， 冲击 强烈摩擦 磨损，脆断 硬度，足够的 强度，韧性 表8-2常用零件的工作条件和失效形式 18 成形加工 热压、注 塑、热挤、 喷射、真空 成形等 有机物原料或型材 高分子材料 切削加工 理、焊接等 8.2.2 工艺性能原则 图8-4 高分子材料的加工工艺路线 满足生产工艺的要求 19 成形加工 配料 压制 烧结 磨削加工 热处理 粉末(氧 化物、碳 化物、氮 化物) 图8-5 陶瓷材料的加工工艺路线 陶瓷材料 零件 20 预成形加工 铸造模铸、压铸等 塑性段造、挤压、 加工 冲压等 焊 接 粉末冶金 定化热处理 去应力退火 精加工 精磨研磨 金属材料零件选材的工艺性能原则 稳定化热处理(去应力退火) 或化学执处理(氮化) 1、4 2、4 铸锭、型材、粉末 金属材料 淬火回火时效硬化 化学热处理 图8-6 金属材料的加工工艺路线 精车、铣、粗磨 预先热处理 车、铣刨等 半精加工 粗加工 热处理 3 3 21 2 2 4 预先热处理 业 切削加工 最终热处理 零 件 塑性 成形 末治金 毛 坯 铸 造告 接 士 日 而 22 1.一般金属零件的工艺路线 毛坯→正火或退火→切削加工→零件。 2. 性能要求较高的金属零件的工艺路线 毛坯→预