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汽車(chē)零部件失效
汽車(chē)零部件失效
摘 要：隨著(zhù)汽車(chē)的不斷普及和機械設備事故的頻發(fā)，汽車(chē)的安全性和可靠性逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
論文通過(guò)研究汽車(chē)零部件失效的類(lèi)型，喪失功能的原因、特征和規律，提出相應的改進(jìn)和預防措施，為汽車(chē)制造部門(mén)提供便于改進(jìn)制造工藝和汽車(chē)設計的反饋信息，進(jìn)而提高汽車(chē)可靠性、使用壽命和維修質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)零部件;失效模式;磨損
1.汽車(chē)零部件失效的概述
1.1汽車(chē)零部件失效的概念
所謂失效是指汽車(chē)零部件失去原設計所規定的功能，導致汽車(chē)技術(shù)狀況變差，包括完全喪失原定功能，功能降低和嚴重損傷等，如果繼續使用將會(huì )失去安全性和可靠性。
因為汽車(chē)零部件的技術(shù)狀況會(huì )隨著(zhù)零部件的使用過(guò)程逐漸發(fā)生變化，因此通過(guò)分析汽車(chē)零部件的性能惡化過(guò)程，然后有針對性的采取改進(jìn)措施，對于維持汽車(chē)的技術(shù)水平具有非常重要的作用。
1.2汽車(chē)零部件失效的分類(lèi)
汽車(chē)零部件按失效模式分類(lèi)可以分為：一是磨損，包括粘著(zhù)磨損、表面疲勞磨損、磨料磨損、微動(dòng)磨損、腐蝕磨損，如齒輪表面和滾動(dòng)軸承便面的麻點(diǎn)、曲軸“抱軸”等。
二是疲勞斷裂，包括低應力高周疲勞、高應力低疲勞周疲勞、熱疲勞、腐蝕疲勞，如齒輪輪齒折斷、曲軸斷裂等。
三是腐蝕，包括化學(xué)腐蝕、穴蝕、電化學(xué)腐蝕，如濕式汽缸套外壁麻點(diǎn)。
四是變形，包括過(guò)量彈性變形、過(guò)量塑性變形和蠕變，如曲軸彎曲、基礎件變形等。
五是老化，如橡膠輪胎、塑料器件龜裂、變硬等。
失效模式是研究汽車(chē)零部件失效的關(guān)鍵，同一個(gè)零件可能同時(shí)存在集中失效模式。
2.汽車(chē)零部件失效的原因
2.1設計制造方面的原因
汽車(chē)零部件的設計制造不合理是造車(chē)汽車(chē)零部件早期失效的主要原因之一。
如汽車(chē)零部件的材料選擇方面，我國GB5216標準規定的齒輪鋼淬透性帶寬為12HRC，而美國休斯通用公司為8HRC，日本小松為5HRC，遠遠不及國外汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的標準要求。
如汽車(chē)零部件的設計方面，軸的臺階處直角過(guò)渡、過(guò)小的圓角半徑、尖銳的棱邊等造成的應力集中處，都會(huì )成為汽車(chē)零部件破壞的成因。
2.2工作條件方面的原因
汽車(chē)零部件失效工作條件方面的原因主要包括：一是工作環(huán)境，由于汽車(chē)零件所在環(huán)境介質(zhì)、工作溫度、潤滑情況、使用狀況等因素的影響，極可能會(huì )產(chǎn)生磨損或熱應力引起的熱變形、熱膨脹等失效。
二是零件受力狀況，如齒輪輪齒根部所受的彎曲載荷及表面承受的接觸載荷等。
2.3使用維修方面的原因
一是使用方面，如果汽車(chē)不重視維修，不能按照規定定期進(jìn)行檢修，汽車(chē)長(cháng)期處于超載、潤滑不良，頻繁低溫冷啟動(dòng)等狀態(tài)，都會(huì )造成汽車(chē)零件失效。
二是維修方面，主要包括配合情況、汽車(chē)維護狀況以及零件修理過(guò)程中是否出現損傷或缺陷等問(wèn)題。
3.汽車(chē)零部件磨損失效模式
汽車(chē)零部件磨損是指汽車(chē)在運行過(guò)程中，零件與零件之間、周?chē)后w或汽車(chē)之間的接觸，生產(chǎn)的阻礙運動(dòng)的效應，它是摩擦效應的一種表現和結果，與零部件所受的應力狀態(tài)、材料的組織結構、使用與潤滑條件等因素相關(guān)。
磨損的發(fā)生往往會(huì )使得零件的形狀、尺寸以及表面性質(zhì)等發(fā)生變化，從而降低汽車(chē)零件的工作性能，但是磨損也有有益的一面，如汽車(chē)新零件的磨合，將會(huì )增加汽車(chē)零件的使用性能。
汽車(chē)零部件磨損按表面破壞激勵和特征，可以將其分為粘著(zhù)磨損、磨料磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等類(lèi)型。
其中，粘著(zhù)磨損和磨料磨損是汽車(chē)零部件磨損的主要形式，其他則是只會(huì )出現在某種特定條件下。
據相關(guān)部門(mén)統計有超過(guò)3/4的汽車(chē)零部件失效或報廢都源于磨損，因此論文中將重點(diǎn)闡述汽車(chē)零部件的磨損失效模式。
3.1粘著(zhù)磨損
粘著(zhù)磨損主要是由于金屬表面符合過(guò)大、溫度過(guò)高，破壞了金屬表面的油膜而導致的零部件的摩擦表面直接接觸而發(fā)生的粘著(zhù)，使得零部件表面的金屬轉移到另一個(gè)零件表面引起的磨損。
造成粘著(zhù)磨損的原因主要在于材料特性、零部件表面粗糙度、潤滑油、運動(dòng)速度和單位面積上升壓力等因素，如潤滑油的使用方面，如果能夠保證足夠的潤滑油，以及潤滑油的粘度、工作溫度，則會(huì )有效保護零部件表面的氧化膜，延長(cháng)零部件的使用壽命。
由于摩擦區形成的熱是引起粘著(zhù)磨損的根本原因，因此一方面可以將摩擦區的溫度降低到潤滑油熱穩定性的臨街溫度和金屬熱穩定性的臨界點(diǎn)，通過(guò)減少摩擦區的溫度降低粘著(zhù)磨損或是在材料的選擇上采用熱穩定性較高的合金鋼;另一方面可以通過(guò)改善摩擦區的結構、形狀、尺寸等，減少粘著(zhù)磨損引起的汽車(chē)零部件失效。
3.2磨料磨損
磨料磨損是指魔草表面間存在的硬質(zhì)顆粒引起的磨損，通常將這些空氣中的灰塵、運動(dòng)過(guò)程中零部件自身脫落的金屬顆粒以及潤滑油中的雜質(zhì)等稱(chēng)之為磨料。
在各類(lèi)磨損形式中大約占磨損總消耗的50%，是危害最為嚴重的磨損形式。
磨料磨損主要包括：擦痕，如柴油機配油漆的針閥偶件;磨料進(jìn)入齒面間的疲勞剝落或磨料進(jìn)入軸承間極易發(fā)生的塑性擠壓。
空氣中的塵沙和沙粒是造成汽車(chē)磨損，尤其是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機磨損的主要原因，因此可以采用潤滑油濾清，經(jīng)常清洗機油濾清器等方面提高零部件表面的硬度，從而增強零部件的耐磨性。
同時(shí)，當材料表面的硬度是磨料硬度的1.3倍時(shí)時(shí)磨料磨損的最小值，磨料尺寸越大，磨損量就會(huì )增加，直至達到最大值，所以材料的優(yōu)選對于減少磨料磨損引起的汽車(chē)零部件失效具有顯著(zhù)的作用。
3.3疲勞磨損
所謂疲勞磨損是指在交變載荷作用下，發(fā)生在滾動(dòng)及滾動(dòng)與滑動(dòng)并存的零部件表層產(chǎn)生的剝落現象，如齒輪齒面，一般疲勞磨損可以分為非擴展性疲勞磨損和擴展性疲勞磨損。
非擴展型疲勞磨損主要是由于周期性的接觸壓力作用，在摩擦便面產(chǎn)生的麻點(diǎn)，且麻點(diǎn)會(huì )隨著(zhù)單位接觸面積的降低而停止。
而擴展性疲勞磨損主要是材料塑性較差是，接觸表面面對較大的壓應力而產(chǎn)生的裂紋，并隨著(zhù)金屬脫落形成凹坑和小麻點(diǎn)，致使汽車(chē)零部件停止工作。
疲勞磨損通常是摩擦和疲勞的共同作用的結果，失效過(guò)程可以分為疲勞核心裂紋的形成以及疲勞裂紋的發(fā)展直至材料微粒的托等兩個(gè)階段。
參考文獻：
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