機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修第2節(jié)課-15設(shè)備用

機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修15:291授課：關(guān)曉光15:292第一章機(jī)械設(shè)備維修的基本概念1.3金屬零件的斷裂1.4機(jī)械零件的變形15:293斷裂機(jī)械熱磁腐蝕15:294斷裂延性脆性疲勞環(huán)境15:2951.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂1、延性斷裂15:2961、延性斷裂

零件在外力作用先產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)外力引起的應(yīng)力超過彈性極限時即發(fā)生塑性變形。外力持續(xù)增加，應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時發(fā)生塑性變形而后發(fā)生的斷裂稱為~。其斷裂宏觀的特征就是斷裂前有明顯的塑性變形，常出現(xiàn)頸縮。15:29715:2981、彈性模量：E=σ/ε，衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標(biāo)。E越大，則其產(chǎn)生一定量彈性變形的應(yīng)力也應(yīng)越大。因此，工程上把它叫做材料的剛度。彈性模量主要取決于材料本身。

2、強(qiáng)度：在外力作用下，材料抵抗變形和斷裂的能力，稱為強(qiáng)度，有抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度

3、屈服比：σs和σb的比值，屈服比越小，工程構(gòu)件的可靠性越高，因為萬一超載也不至于馬上斷裂。但太小，材料強(qiáng)度的有效利用率太低15:2992、脆性斷裂15:29103、疲勞斷裂

概念：許多零件都在交變應(yīng)力作用下工作，它們工作時承受的應(yīng)力一般都低于材料的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度，按靜強(qiáng)度設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)是安全的，但實際上，在重復(fù)及交變載荷的長期作用下，零件仍然會發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂15:2911

補(bǔ)充：當(dāng)σ低于某一值時，曲線與橫坐標(biāo)平行，表示材料可經(jīng)無限次循環(huán)而不斷裂，這一應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。15:29124、環(huán)境斷裂從前三種斷裂類型看，零件的斷裂與哪些因素有關(guān)：（1）材料的特性（2）應(yīng)力狀態(tài)（3）應(yīng)變速率這里引入第四個因素，即：環(huán)境15:2913應(yīng)力腐蝕氫脆高溫蠕變腐蝕疲勞冷脆15:2914拉應(yīng)力特定的腐蝕環(huán)境應(yīng)力腐蝕斷裂15:2915

防止應(yīng)力腐蝕的主要措施：（1）合理選用材料（2）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計（3）采取改善腐蝕環(huán)境的措施15:29162、氫脆斷裂

概念：由于氫滲入鋼件內(nèi)部而在應(yīng)力作用下導(dǎo)致的脆性斷裂稱為氫脆斷裂。其是工程上一種比較普遍的現(xiàn)象，氫在鋼中的溶解度越小，其擴(kuò)散系數(shù)越大，氫脆裂紋的擴(kuò)展速率也越大，即越容易發(fā)生氫脆斷裂15:2917

百度詞條：氫脆是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應(yīng)力集中，超過鋼的強(qiáng)度極限，在鋼內(nèi)部形成細(xì)小的裂紋。氫脆現(xiàn)象又稱白點。

在煉鋼、焊接、電鍍、酸洗中易出現(xiàn)氫脆問題15:29183、高溫蠕變斷裂概念：金屬材料在長時間恒溫、恒壓作用下，即使應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度，也會緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象，稱為蠕變，由蠕變導(dǎo)致斷裂的現(xiàn)象稱為蠕變斷裂。而蠕變又當(dāng)溫度高于0.3Tm時才較顯著，故這種斷裂又稱為高溫蠕變斷裂。15:29193、高溫蠕變斷裂主要原因：（1）應(yīng)力（2）溫度（3）時間（4）材料的耐熱性對策：（1）設(shè)計上避免應(yīng)力集中（2）采用隔熱涂層（3）制造中嚴(yán)格控制熱加工工藝（4）表面強(qiáng)化或消除表面缺陷15:2920腐蝕介質(zhì)交變應(yīng)力腐蝕疲勞斷裂15:2921與疲勞斷裂比較：相同點：都是交變應(yīng)力作用下引起不同點：疲勞斷裂生核時間長，交變應(yīng)力小于等于某一數(shù)值時，疲勞裂紋不能萌生。腐蝕疲勞斷裂可以在很低的循環(huán)應(yīng)力下發(fā)生斷裂，常沒有明顯的疲勞極限值15:2922與應(yīng)力腐蝕斷裂比較：相同點：都是應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下引起的不同的：腐蝕疲勞斷裂對介質(zhì)沒有選擇性（應(yīng)力腐蝕斷裂的腐蝕環(huán)境是特定的），且絕大多數(shù)金屬都會發(fā)生腐蝕疲勞（金屬材料對應(yīng)力腐蝕斷裂的敏感性“因人而異”）15:2923防止腐蝕疲勞斷裂的方法：（1）采用耐腐蝕材料（2）陰極或陽極保護(hù)（3）表面防腐涂層15:29245、冷脆斷裂概念：當(dāng)金屬材料所處的溫度低于某一溫度Tk時，材料將轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，其沖擊韌度明顯下降，這種現(xiàn)象稱為冷脆。由于材料的冷脆而造成的斷裂現(xiàn)象稱為冷脆斷裂。冷脆溫度Tk：材料屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度相等時的溫度，即由延性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變的溫度，稱為~15:2925腐蝕的概念腐蝕是金屬受周圍介質(zhì)的作用而引起損壞的現(xiàn)象。金屬的腐蝕損壞總是從金屬表面開始，然后或快或慢地往里深入，同時常常伴隨發(fā)生金屬表面的外形變化。首先在金屬表面上出現(xiàn)不規(guī)則形狀的凹洞、斑點等破壞區(qū)域，其次破壞的金屬變?yōu)榛衔?，部分附著在金屬表面?5:2926腐蝕的分類（1）化學(xué)腐蝕：金屬與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用（2）電化學(xué)腐蝕：金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用（其特點是腐蝕過程有電流發(fā)生，金屬的腐蝕大多數(shù)歸為此類）15:2927電化學(xué)腐蝕之原電池15:29283、防止腐蝕的方法（1）合理選材（2）合理設(shè)計（3）覆蓋保護(hù)層（4）添加緩蝕劑（5）電化學(xué)保護(hù)（6）改變環(huán)境條件15:2929關(guān)于覆蓋保護(hù)層1）金屬保護(hù)層采用電鍍、噴鍍、熔鍍、氣相鍍和化學(xué)鍍等方法，在金屬表面覆蓋一層如鎳、鉻等金屬或合金作為保護(hù)層。15:29302）非金屬保護(hù)層①涂料（油基或樹脂基漆）②磚、板襯里③硬（軟）聚氯乙烯④玻璃鋼（不是鋼化玻璃）⑤耐酸酚醛塑料15:29311.4機(jī)械零件的變形1、彈性變形2、塑性變形1）翹曲變形2）體積變形3）時效變形15:2932過量的變形是機(jī)械失效的重要類型，也是判斷韌性（延性）斷裂的明顯征兆。過量變形將使機(jī)械設(shè)備無法完成規(guī)定的功能；產(chǎn)生附加載荷，引起設(shè)備的異常振動；最嚴(yán)重的后果是，使零件發(fā)生斷裂，導(dǎo)致整個設(shè)備無法工作，甚至發(fā)生事故15:2933減少變形的措施（從哪幾個方面入手）（1）設(shè)計（2）加工（3）修理（4）使用變形可以避免嗎？15:2934這節(jié)課我們學(xué)到了什么？1、斷裂的常見四個類型是？2、環(huán)境斷裂又包括哪幾類？簡述概念？3、應(yīng)力腐蝕的三個條件是什么？如何應(yīng)對？4、金屬的腐蝕按機(jī)理分為哪兩類？5、防腐蝕的六種方法是？6、非金屬保護(hù)層的五種材料是？15:2935這節(jié)課我們學(xué)到了什么？7、機(jī)械零件的變形分哪兩大類？8、塑性變形從宏觀上看分哪三類？9、減少變形的措施有哪些？15:293715:293815:2939傾動系統(tǒng)15:2940扭力桿15:294115:294215:294315:29441.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂3、疲勞斷裂15:29451.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂疲勞斷裂的宏觀形貌及特征15:29461.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂3、疲勞斷裂15:29471.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂3、疲勞斷裂15:29481.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂3、疲勞斷裂【對材料缺陷的敏感性】15:29491.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂3、疲勞斷裂【突發(fā)性】15:29501.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂3、疲勞斷裂【斷裂應(yīng)力很低】15:29511.3金屬零件的斷裂1.3.1斷裂3、疲勞斷裂【損傷累積的過程】15:29521.3金屬零件的斷裂環(huán)境斷裂2、氫脆斷裂關(guān)于氫脆應(yīng)注意的幾點：（1）硬度越大，越應(yīng)該注意氫脆的危險（2）零件的使用安全系數(shù)（3）零件的幾何形狀：缺口，小R等（4）零件的截面積：細(xì)小的彈簧鋼絲、較薄的片（5）零件使用中的受力性質(zhì)：怕拉不怕壓15:29531.3金屬零件的斷裂環(huán)境斷裂3、高溫蠕變斷裂蠕變斷裂宏觀斷口有明顯氧化色或黑色，有時還能見到蠕變孔洞。蠕變微觀斷口多為沿晶斷裂，無疲勞條紋。15:29541.3金屬零件的斷裂1.3.2腐蝕補(bǔ)充碳鋼為何不允許和不銹鋼放在一起?不銹鋼和碳鋼電位不同，如果貼合在一起，在潮濕環(huán)境下碳鋼和不銹鋼之間會形成原電池反應(yīng)而腐蝕碳鋼，類似于犧牲陽極的陰極保護(hù)——將鎂棒與鋼鐵連接，使鎂棒代替鋼鐵先腐蝕掉。此時，是碳鋼加速腐蝕，而不銹鋼沒有問題。15:29551.3金屬零件的斷裂環(huán)境斷裂2、氫脆斷裂氫脆通常表現(xiàn)為應(yīng)力作用下的延遲斷裂現(xiàn)象。曾經(jīng)出現(xiàn)過汽車彈簧、墊圈、螺釘、片簧等鍍鋅件，在裝配之后數(shù)小時內(nèi)陸續(xù)發(fā)生斷裂,斷裂比例達(dá)40%～50%15:29561.3金屬零件的斷裂1.3.2腐蝕3、防止腐蝕的方法補(bǔ)充陰極保護(hù)分為：（1）犧牲陽極的陰極保護(hù)（2）外加電流法是由外部直流電源提供保護(hù)電流，電源的負(fù)極連接保護(hù)對象，正極連接輔助陽極15:29571.3金屬零件的斷裂1.3.2腐蝕3、防止腐蝕的方法補(bǔ)充陽極保護(hù)分為：15:29581.3金屬零件的斷裂1.3.2腐蝕補(bǔ)充（2）電化學(xué)腐蝕之鐵生銹原理