機械零件的失效是指零件在使用過程中,零件部分或完全喪失了設計功能。零件完全被破壞不能繼續(xù)工作;或零件已嚴重損壞,若繼續(xù)工作將失去安全;或雖能安全工作,但已失去設計精度等現(xiàn)象都屬于失效。
為了預防零件失效,需對零件進行失效分析,即通過判斷零件失效形式、確定零件失效機理和原因,有針對性地進行選材、確定合理的加工路線,提出預防失效的措施。
機械零件的主要失效形式
靜強度失效
機械零件在受拉、壓、彎、扭等外載荷作用時,由于某一危險截面上的靜應力超過零件的強度極限而發(fā)生斷裂或破壞。例如,螺栓受拉后被拉斷和鍵或銷的剪斷或壓潰等均屬于此類失。
疲勞強度失效
大部分機械零件是在變應力條件下工作的,變應力的作用可以引起零件疲勞破壞而導致失效。
另外,零件表面受到接觸變應力長期作用也會產生裂紋或微粒剝落的現(xiàn)象。疲勞破壞是隨工作時間的延續(xù)而逐漸發(fā)生的失效形式,是引起機械零件失效的重要原因。例如,軸受載后由于疲勞裂紋擴展而導致斷裂、齒根的疲勞折斷和點蝕以及鏈條的疲勞斷裂等都是典型的疲勞破壞。 機械零件的靜強度失效是由于靜力超過了屈服極限,并在斷裂發(fā)生之前,往往出現(xiàn)很大的變形,因此靜強度失效往往是可以發(fā)現(xiàn),并可以預知的。
疲勞強度失效逐步形成但很難事先預知,因此它危害更大。
摩擦學失效
摩擦學失效主要是腐蝕、磨損、打滑、膠合和接觸疲勞。
腐蝕是發(fā)生在金屬表面的一種電化學或化學侵蝕現(xiàn)象,其結果將使零件表面產生銹蝕而使零件的抗疲勞能力降低。
磨損是兩個接觸表面在作相對運動的過程中,表面物質喪失或轉移的現(xiàn)象。
膠合是由于兩相對運動表面間的油膜被破壞,在高速、重載的工作條件下,發(fā)生局部粘在一起的現(xiàn)象,當兩表面相對滑動猓相粘結的`部位被撕破而在表面上沿相對運動方向形成溝痕,稱為膠合。
接觸疲勞是受到接觸變應力長期作用的表面產生裂紋或微粒剝落的現(xiàn)象。
有些零件只有在滿足某些工作條件下才能正常工作。例如,液體摩擦的滑動軸承,庥性詿嬖諭暾的潤滑油膜時才能正常地工作,否則滑動軸承將發(fā)生過熱、膠合、磨損等形式的失效,屬于摩擦學失效。
又如,帶傳動的打滑和螺紋的微動磨損也是摩擦學失效的例子。
其他失效
除了以上指出的主要失效形式,機械零件還有其他一些失效形式,如變形過大的剛度失效、不穩(wěn)定失效等等。
此外,機械零件的具體失效形式還取決于該零件的工作條件、材質、受載狀態(tài)及所產生的應力性質等多種因素。即使同一種零件,由于工作情況及機械的要求不同,也可能出現(xiàn)多種失效形式。例如齒輪傳動可能出現(xiàn)輪齒折斷、磨損、齒面疲勞點蝕、膠合或塑性變形等失效形式。