第七章汽车零件失效

第七章汽车零件失效分析零件失效是指零件部分或完全丧失工作能力的现象。汽车零件失效理论是汽车维修的基本理论，主要研究零件丧失工作能力的原因、特征和规律；研究其失效的分析技术和预防技术，进而找出改进设计制造和使用技术，延长零件使用寿命。零件失效的总的原因有工作条件、设计制造和使用维修等方面的原因。工作条件主要包括应力状态、温度、环境介质、润滑情况，粗暴使用等；设计制造原因主要包括零件结构是否合理，材料选择是否合适，制造是否有缺陷，是否有应力集中等；维修方面的原因主要包括配合副的配合情况、是否按期的进行维护、零件修理是否造成零件缺陷和损伤等。

零件失效模式磨损疲劳腐蚀变形老化

1汽车零件失效的概念及分类1.磨损由于相对运动引起的零件表面材料不断损耗的现象称为磨损。磨损是零件最常见的损伤形式。（1）摩擦与润滑按摩擦副间的润滑状态，摩擦分为：干摩擦、流体摩擦、边界摩擦三种。干摩擦--在汽车上，一般将摩擦副表面间完全没有润滑油或其他润滑介质时的摩擦称为干摩擦。在干摩擦条件下，摩擦表面直接接触，由于零件表面分子吸引和机械啮合作用，消耗较多的动力，并将其转化成为有害的摩擦热。同时，干摩擦往往伴随着强烈的摩擦副表面磨损，所以一般不希望在汽车上发生固体摩擦。金属材料一旦出现干摩擦，必然引起粘着（2）流体摩擦流体摩擦，又称液体润滑，是相对运动的摩擦副表面间不直接接触，而被一层厚1.5～2.0μm以上的润滑油膜完全隔开的摩擦。由于两摩擦表面不直接接触，产生的摩擦为润滑油分子之间的内摩擦，因而摩擦系数很小，通常为0.001～0.008,从而有效地降低了磨损，改善了摩擦副的工作性能，是最理想的一种润滑形式。

汽车典型的流体摩擦：曲轴轴承、凸轮轴轴承、发动机增压器轴承等流体摩擦的形成条件：a.合适的楔形间隙。只有在合适的楔形间隙处才可能形成流体摩擦，间隙过大不能建立足够的油压；间隙过小不能保证最小的油膜厚度，均不能形成流体摩擦。b.良好的润滑条件。是指润滑油要有合适的粘度和油性，而且建立足够的油压。c.运动速度足够。只有保证足够的运动速度，才能建立承受载荷的油压，才能将轴托起。为了保证良好的流体摩擦，要合理选择润滑油，保证润滑油良好的油性、合适的粘度、足够的清洁。（3）边界摩擦边界摩擦是指摩擦表面被润滑油边界膜隔开的摩擦。由于流体摩擦形成条件苛刻，很多摩擦副不具备其形成条件，大部分摩擦副的润滑形式为边界摩擦。极性的润滑油分子吸附在零件表面上既形成边界膜。所以边界摩擦很容易形成，是极为普遍的润滑形式，如发动机活塞环和气缸壁、配气机构的凸轮与挺杆、齿轮传动副的齿面等。边界膜有物理膜和化学膜两种。

2.零件磨损按照磨损机理，磨损可以分为：磨料磨损粘着磨损疲劳磨损腐蚀磨损摩擦表面由于硬质颗粒引起的磨损称为磨料磨损。于发动机而言，磨料的主要来源为空气、燃油、机油；零件表面磨下来的磨屑；燃烧的积碳和胶质等。在维修使用的避免或减缓磨料磨损速度的主要措施是：加强发动机三滤，即对燃油、机油和空气的滤清，定期的更换三滤；定期的更换机油和对润滑系统进行不解体清洗；维修装配时确保清洁，避免磨料进入摩擦副。（1）磨料磨损（2）粘着磨损粘着磨损是指指由于粘着作作用使一个零零件表面的金属转转移到另一零零件表面的磨磨损。由于粘着磨损损有两件表面面材料的转移，所所以是一种极极其恶劣的磨损形形式，一旦发发生粘着磨损，就就会引起零件件报废，所以在机机械中应该绝绝对避免这种磨损损。拉缸和抱抱瓦既是典型的粘粘着磨损。粘着磨损的机机理摩擦副零件表表面粗糙不平平，实际接触触面积极小，，在相对运动动中接触点会会发生塑性变变形并生热，，使接触点发发生熔化或软软化时（热粘粘）；当零件件表面的氧化化膜被擦去，，金属原子直直接接触时（（冷粘），即即发生粘着，，继续运动粘粘着点发生撕撕脱，即发生生粘着磨损。。从机理可以以看出，粘着着磨损可分为为热粘和冷粘粘。热粘是由由于高温引起起的，冷粘是是由于零件表表面的金属原原子直接接触触引起的。（3）表面疲劳磨磨损在滚动或滚动动加小滑动摩摩擦中，在交交变的表面接接触应力反复复作用下使零零件表面发生生脱落的现象象，称之为疲疲劳磨损。疲劳磨损主要要与材料的硬硬度、表面粗粗糙度、零件件表面或表层层缺陷、润滑滑油粘度、表表面应力、相相对滑动等有有关。使用维维修中降低疲疲劳磨损的主主要措施是控控制载荷和合合理选择润滑滑油。汽车上典型的的疲劳磨损件件有各种滚动动轴承、气门工作锥面面和齿轮齿面面。（4）腐蚀磨损。。零件表面被腐腐蚀，腐蚀层层被磨去再腐腐蚀再磨去的反复过程称称为疲劳磨损损。按照机理，疲疲劳磨损分为为化学腐蚀磨磨损和电化学学腐蚀磨损。。典型的电化学学腐蚀磨损为为汽缸的低温温磨损，发动动机温度低，在在汽缸壁上会会吸附一层水水膜，水膜溶溶解燃烧废气中中的酸性气体体，如SO2和其他的酸性性气体。这些物物质均会腐蚀蚀汽缸壁，引引起腐蚀磨损，所以发动动机应避免低低温运行。（5）穴蚀由于零件表面面与液体之间间发生相对运运动引起的磨磨损称为穴蚀蚀。典型的穴穴蚀是湿式汽汽缸套外表面面，严重的穴穴蚀能将缸套套穴蚀透。（6）微动磨损在静配合处由由于微小移动动引起的磨损损称为微动磨磨损。如干式式汽缸套外圆圆与乘孔、曲曲轴轴承外圆圆与轴承乘孔孔等均会产生生微动磨损。。微动磨损是是磨料磨损、、氧化磨损、、疲劳疲劳和和粘着磨损共共同作用的结结果。影响微微动磨损的主主要因素是静静配合处相对对振幅的大小小。维修中要要保证静配合合处的过盈量量，减小配合合表面的振幅幅。3.零件磨损特性性曲线一般汽车零件件的磨损过程程，即从开始始工作直至最后失效，其其磨损量与与工作时间具具有一定的规律性，这种种普遍存在的的规律性，即即零件的磨损特性。由于机械加工工获得的零件件摩擦表面比比较粗糙，使使实际接触面面积很小，实实际接触点上上的接触压力力极高。且新新配合副的配配合间隙较小小，良好润滑滑油膜还没有有形成。这就就使得走合期期的零件磨损损率较高。随随着走合期的的进展，两摩摩擦表面配合合状况迅速改改善，实际接接触面积迅速速增加，使真真实接触点上上的接触压力力降低。配合合间隙的增大大和表面形状状的改善也都都有利于润滑滑油膜的形成成和润滑条件件的改善，是是磨损率锐减减，磨损也趋趋于正常。汽车零件经过过走合期后就就进入了正常常工作期。由于零件件已经过了初初期走合阶段段，摩擦表面真实接接触面积，表表面几何形状状，摩擦副配合间隙隙都处于理想想状态，因而而磨损率最低，且一一般为一不变变的常数Ⅱ段)。因此，正常工作作期中汽车车零件的磨损损量随行驶里程或使用用时间的增加加而缓慢增加加，两者之间呈线性性关系。Ⅲ阶段是汽车零零件的极限磨磨损期。使用用中的汽车零零件进入该时时期后，由于于配合副间隙隙已达到或超超过极限值，，使零件表面面间冲击载荷荷增大，而且且由于间隙过过大，使润滑滑油流失严重重，流体润滑滑油膜极易遭遭到破坏，从从而使零件的的磨损率急剧剧增大，磨损损量也因此大大幅度增加。。若不加修理理而继续使用用，则势必使使汽车零件的的磨损由正常常磨损转化为为事故性磨损损，造成零件件迅速损坏，，技术状况急急剧变坏，工工作能力迅速速下降。4.典型汽车零件件的磨损及其其对策（1）气缸—活塞环的磨损损及其对策由于气缸磨损损是判断发动动机是否需要要大修的主要要依据，因此此研究气缸—活塞环这对摩摩擦副的磨损损特点及规律律，找出对策策，无疑对提提高发动机乃乃至整车的大大修间隔里程程有着极重要要的意义。①气缸磨损的的特点正常情况下，，气缸表面沿沿其高度方向向在活塞环运运动区域内形形成不均匀的的磨损，磨损损成上大下小小的锥形。气气缸壁最大磨磨损的部位，，是当活塞位位于行程上止止点时第一道道活塞环所对对应的缸壁处处。气缸沿圆周周方向的磨磨损呈不规规则的椭圆圆形，即出出现较大的的圆度误差差，其各方方向的磨损损量往往相相差3~5倍。最大磨磨损虽在气气缸沿其高高度方向磨磨损最大的的截面内，，但具体方方位随车型型、发动机机结构设计计、使用条条件等的不不同而异。。对正常情情况下的顶顶置气门发发动机而言言，一般偏偏于做功行行程受侧压压力大的一一侧。②气缸高度度方向上锥锥形磨损原原因分析a.工作气体压压力的影