第二章汽车零件的失效机理2讲课文档.pptVIP

第二章汽车零件的失效机理;优选第二章汽车零件的失效机理;;;3）疲劳断裂

承受交变载荷的零件，在应力低于屈服强度情况下出现的瞬断。

a.高周疲劳断裂：受应力小于屈服极限，循环次数大于104次。

b.低周疲劳断裂：受应力大于屈服极限，循环次数小于104次。

特征：断口呈一个源两个区

裂纹源：

材料、加工等缺陷引起应力集中，在应力集中处首先产生裂纹。

两个区：

a.平滑扩展区：裂纹不断向深处扩展，由于反复挤压而呈平滑光洁，像瓷器一样光亮，且有明显的前沿线；

b.最后断区：实际应力大于强度时发生瞬断，粗糙且灰暗

断口分析：前沿线发展不均匀，可能有偶然超载；瞬断区面积大小可以反映断裂时承受的应力；是否有裂纹源，查看材料的使用正误。

3.表面损伤失效（占70％～75％）

1）磨损：磨料磨损粘着磨损微动磨损

2）表面疲劳磨损

3）腐蚀失效;§2－2汽车零件磨损失效的形式及机理;2）分子机械理论：由于摩擦表面的微观不平，只有凸起点间接触，所以实际接触面积很小。接触点由于单位压力产生塑性变形，从而发生粘着。

接触点的实际正压力：

其中：为接触承载应力；A为接触点面积

拉开粘着点所需要的力为：

那么：

提高接触应力，即增大材料硬度H，可以减小摩擦系数；

降低剪切强度可以降低摩擦系数。

机械分子说作用特点是：材料弹性挤压－塑性挤压－微观切削－氧化膜破损，以及由分子相互作用的粘着结果而发生的基本材料破损而失效。（纯净表面接触面积大，故摩擦系数就大；污染表面，污染膜可防止金属直接接触，摩擦系数就小）;3）摩擦的能量理论

摩擦的表面能量理论认为，各种类型的摩擦和磨损现象都与表面能量之间有一定的关系，表面能对摩擦面实际接触区大小有影响，当两表面接触时，两表面粘着时，其粘着力可用粘着表面及系统能量G表示。

由于粘着作用，总的表面能为：

其中：－物体a的表面能；

－物体b的表面能‘

－a与b接触的表面能

假设把物体b摩擦面上微凸体端部理想化为锥体压头，并压入软材料物体a表面。

那么：1）物体b锥体压入时所作的功为：

2）挤压面挤压变形消耗的能量：

3）粘着时的接触表面能：;能量平衡方程式为：

而：

则：

由于物体处于平衡状态，所以：

整理得：

所以摩擦系数：

从上式可看出：粘着表面能与材料硬度H比值越大，摩擦系数越大。;二.摩擦与润滑

磨损是摩擦的结果，而润滑是减少摩擦和磨损得关键途径，因为润滑能降低磨损，减少摩擦功率损失。

图知：摩擦系数与润滑油黏度，速度，载荷有关。

流体动压润滑是摩擦表面间完全被润化油膜隔开的摩擦，实现流体动压润滑必须具备三个条件：

运动付之间必须供给充足的、有一定黏度润滑油；

润滑付之间必有一定相对滑动速度，速度增大，油膜变厚；

运动付间隙设计必须能产生足够大的油楔，

借助于油楔而产生液体动压，使主轴浮起来，但是当速度降低，润滑油黏度下降，载荷增大时，油膜变薄，而凸点部位形成边界膜润滑，其它区域则是薄膜润滑，更进一步完全成边界润滑状态。边界膜破坏就形成了干摩擦。

边界膜强度取决于润滑油的油性，即油在工作表面的保持能力，与黏度无关。;三.磨损形式与机理

定义：磨损是摩擦的结果，是相互接触的物体在相对运动时表层不断发生耗损的过程。

磨损失效的原因：

1）表面作用力

①机械作用力：粗糙表面在软金属上