第12章選材(已修改)
2025-05-22 09:07 本頁(yè)面
【正文】 第十二章 機(jī)械設(shè)計(jì)與選材 ?零件的失效 ?選材原則 ?機(jī)械設(shè)計(jì)與選材的關(guān)系 ?選材的典型實(shí)例分析 第一節(jié) 零件的失效 一、失效的概念 失效：零件或部件失去應(yīng)有的功效 零件在工作過(guò)程中最終都要發(fā) 生 失效。所謂失效是指：①零件完全破壞，不能繼續(xù)工作；②嚴(yán)重?fù)p 傷 ，繼續(xù)工作很不安全；③雖能安全工作，但已不能滿意地起到預(yù)定的作用。只要發(fā)生上述三種情況中的任何一種，都認(rèn)為零件已經(jīng)失效。一般 稱呼 失效大多是特指零件的 早期失效 ，即未達(dá)到預(yù)期的效果或壽命，提前出現(xiàn)失效的過(guò)程。 失效分析：探討零件失效的方式和原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。 根據(jù)失效分析的結(jié)果，改進(jìn)對(duì)零件的設(shè)計(jì)、選材、加工和使用，提高零部件的使用壽命，避免惡性事故的發(fā)生，帶來(lái)相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 二、零件失效的原因 第一節(jié) 零件的失效 1. 設(shè)計(jì)： 由于零件設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)①其工作條件估計(jì)錯(cuò)誤，如對(duì)工作時(shí)的過(guò)載估計(jì)不足，散熱、潤(rùn)滑、環(huán)境腐蝕氣氛了解不足等，設(shè)計(jì)依據(jù)不合理；②計(jì)算錯(cuò)誤，但現(xiàn)在很少發(fā)生因計(jì)算錯(cuò)誤造成的設(shè)計(jì)事故；③結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)不合理，往往容易忽視高應(yīng)力處的應(yīng)力集中，僅考慮結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)尖角、缺口、過(guò)小的圓角。 2. 材料 ：①選材不當(dāng)，如根據(jù)材料的常規(guī)性能指標(biāo)作判據(jù)，但這些指標(biāo)可能并不是材料發(fā)生失效的抗力，還有為了經(jīng)濟(jì)或加工原因，選擇的材料不合理，即材料本身沒有設(shè)計(jì)者有求于的能力。問(wèn)題出在材料上，但責(zé)任在設(shè)計(jì)者。②材料本身的缺陷，如雜質(zhì)元素過(guò)多、夾雜物過(guò)多或存在夾層、裂紋的宏觀缺陷，即材料的質(zhì)量問(wèn)題。 二、零件失效的原因 第一節(jié) 零件的失效 3. 加工： 由于生產(chǎn)加工的工藝不良，也會(huì)造成各種缺陷。如鑄、鍛、焊工藝不良產(chǎn)生的偏析、帶狀組織或過(guò)熱、過(guò)燒現(xiàn)象；機(jī)械加工的光潔度不足，存在過(guò)深的刀痕、磨痕；熱處理不良出現(xiàn)的過(guò)熱、脫碳、淬火裂紋、回火不足導(dǎo)致較大的殘余內(nèi)應(yīng)力等。值得注意的是零件的結(jié)構(gòu)不合理會(huì)造成或加大產(chǎn)生各中加工缺陷的可能性。 4. 安裝與使用： 零件安裝時(shí)的配合過(guò)緊、過(guò)松、對(duì)中不良、固定不緊等會(huì)造成零件的早期失效，在使用時(shí)的非法過(guò)載或維護(hù)不良 (潤(rùn)滑、散熱、粉塵 )也會(huì)造成零件的早期失效。 5. 意外事故： 人為或非人為因素造成零件出現(xiàn)了不可承受的載荷。 三、零件失效形式與性能之間的關(guān)系 第一節(jié) 零件的失效 1．變形失效 彈性變形失效： 由于發(fā)生過(guò)大的彈性變形而造成的零件失效。彈性變形超過(guò)了工作能容許的范圍，造成與其配合的零件相撞而破壞；細(xì)
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