零件失效分析与选材ppt课件.ppt

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1、第13章零部件失效与选材一、本章内容13.1零部件的失效13.2零部件选材13.3典型零件选材二、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生了解零件的失效形式与提高材料性能的途径，掌握零件选材的一般原则和方法。三、教学重点：1、零件的失效形式与提高材料性能的途径；2、零件选材的一般原则和方法。四、教学难点：零件的失效形式与提高材料性能的途径。13.1   零件失效与失效分析一、零件失效1、定义:零件失去正常工作应有的效能.也就是零件在工作时,由于承受各种载荷,或者由于运动表面间长时间地相互摩擦等原因,

2、零件的尺寸、形 状及表面质量会随着时间延长而改变.如果零件尺寸由于摩损超过了零件设计时的尺寸公差范围,表面由于磨损或外界介质的侵蚀等造成表面质量下降,这些都是零件失效.由此可见,零件失效≠零件坏了.2、正常失效:零件在达到或超过设计的预期寿命后发生的失效.3、非正常失效:在低于设计预期寿命时发生的失效.4、突发性二、失效原因三、 零件失效的主要形式机械零件的失效通常有三种类型，即变形失效、断裂失效、表面损伤失效。（一）变形失效变形失效都是逐渐发生的，一般都属于非灾难性。但是忽视变形失效的监督和预防

3、，也会导致很大的损失。常温下的变形失效主要有弹性变形失效和塑性变形失效；高温下的变形失效主要有蠕变变形失效和高温松弛失效1、弹性变形失效弹性变形过量，虽表面未发现任何损伤痕迹，但弹性性能已达不到原设计要求。例如汽车车厢下面的弹簧，经长期使用后松弛性能降低导致不能起缓冲作用，这时就发生了弹性变形失效。2、塑性变形失效零件在使用过程中塑性变形逐渐增大，以致变形量超过一定极限后就不能再使用了，即发生了塑性变形失效。例如经长期运转后的汽轮机叶片逐渐伸长而与壳体相接触时，叶片发生塑性变形失效而使汽轮机不能正

4、常运行。3、蠕变变形失效零件长期在高的温度和压力作用下，即使应力小于屈服点也会缓慢地产生塑性变形。这种现象称为蠕变。当蠕变变形量超过规定数值后就会发生失效，甚至产生蠕变断裂。4、高温松弛失效零件在高温下失去弹性功能而导致失效。例如蒸汽轮机的高洞紧固螺件经长期使用发生松弛，使蒸汽轮机不能正常工作。（二）断裂失效零件在工作中，当作用应力达到一定值时，材料的截面相邻两部分发生完全分离的现象，称断裂。机械零件的断裂失效，尤其是突然断裂，带来巨大的经济损失，人们长期以来就非常重视断口的观察及分析技术的研究，

5、寻找断裂的原因及影响因素。断裂失效一般分韧性断裂失效、脆性断裂失效、疲劳断裂失效、蠕变断裂失效、介质加速断裂失效。（三）表面损伤表面磨损，表面腐蚀，表面疲劳（四）材料老化四、失效分析1、定义:对零件失效原因进行分析研究.2、方法①  收集历史材料②  失效部位取样,化验成分,检验冶金质量、组织分析 探伤和测定③  进行综合分析④  最后写出失效分析报告13.2  零件选材原则优异的使用性能、良好的加工工艺性能、便宜的价格和环保性能是机械零件选材的最基本原则。使用性能原则---首要原则1.分析零件的

6、工作条件首先应判断零件在工作中所受载荷的性质和大小，计算载荷引起的应力分布。i 载荷的性质是决定材料使用性能的主要依据之一。ii计算应力是确定材料使用性能的数量依据。考虑零件的工作环境：环境因素会与零件的力学状态综合作用，提出更为复杂的性能要求。最后还应充分考虑材料的某些特殊要求。受力状况：载荷的类型（如静载、动载、循环载荷或单调载荷等），载荷的作用形式（如拉伸、压缩、弯曲或扭转等），载荷的大小以及分布特点（如均布载荷或集中载荷）。环境状况：温度（如低温、高温、常温或变温）及介质情况（如有无腐蚀或

7、摩擦作用）。特殊功能：导电性、磁性、热膨胀性、比重、外观等。2.进行失效分析失效抗力取决于材料的性能，对零件主要失效形式的分析常常可以综合出零件所要求的主要使用性能几种常用零件的工作条件和失效形式3．零件性能要求的指标化将零件对使用性能的要求具体转化力学性能指标（如强度、韧性、塑性、硬度等）；再根据工作应力、使用寿命或安全性确定性能指标的具体数值。(1)受力状况不同，设计依据的性能指标、计算公式不同。(2)应综合考虑塑性、韧性和强度指标，并加以合理的配合。塑性、韧性过剩而降低零件寿命。二、工艺性能

8、原则材料加工的难易程度。1、金属材料的工艺性能性能、质量要求不高的零件毛坯─→正火或退火─→切削加工─→零件如铸铁或碳钢，只要注意采用适宜的毛坯制造方法，其工艺性能均能满足要求。2、性能和质量要求极高的零件（如精密丝杠）毛坯─→预先热处理（正火、退火）─→粗加工─→最终热处理（淬火+低温回火，固溶时效或渗碳）─→半精加工─→稳定化处理（或氮化）─→精加工─→稳定化处理─→零件。加工路线复杂，加工精度和质量要求高，在选材时应务必保证材料的工艺性能。三经济性原则—根本性原则1.材料价格