机器零件的常见故障模式和原因

机械零件的失效是指零件在使用过程中部分或完全丧失零件的设计功能。零件完全毁坏不能继续工作，或零件已严重损坏，继续工作将失去安全；或虽能安全工作但已失去设计精度等，均视为故障。

为了防止元件失效，应对元件进行以下失效分析，即通过判断元件的失效形式，确定元件的失效机理和原因，有针对性地选择材料，确定合理的加工路线，并提出防止失效的措施。

机械零件常见的失效模式可分为三种类型：过度变形失效、断裂失效和表面损伤失效。

(1)过度变形失效

零件失效是由于变形超过允许范围而引起的。主要包括在高温下发生的过度弹性变形、塑性变形和蠕变等失效形式。

(2)断裂失效

零件因过载或疲劳损坏而分离成两个或多个不相连的零件的现象。断裂是最严重的失效形式。它包括延性断裂失效、低温脆性断裂失效、疲劳断裂失效、蠕变断裂失效和环境断裂失效。

(3)表面损伤失效

零件在工作时，由于表面的相对摩擦或环境介质的腐蚀，使零件表面损坏，或尺寸发生变化而引起故障。主要包括表面磨损失效、腐蚀失效和表面疲劳失效等形式。

需要指出的是，同样的机器部件往往工作在不止一种故障模式下。但是，一般情况下，当零件出现故障时，总是一种方法起主导作用。失效分析的核心问题是找出主要的失效模式。

引起机械零件故障的因素很多，比较复杂，涉及零件的结构设计、材料选择、材料加工制造、产品装配、维修等。

(1) 设计不合理

这主要是指零件的结构和形状不正确或不合理，如零件有缝隙、小圆弧角、形状不一的过渡区等；另一方面是低估了零件的工作条件和过载条件。零件，导致零件的实际工作能力不足，从而导致零件的早期失效。

(2)选材不合理

设计中错误判断零件的失效模式，选用的材料性能不能满足工况要求；基于选材的性能指标没有反映材料对实际失效模式的抵抗力，选错了材料；选材质量太差，成分或性能不合格导致达不到设计要求等，都是选材不合理。

(3)加工工艺不合理

零件加工工艺不当，可能会产生各种缺陷，导致零件在使用过程中早期失效。例如，热加工时出现过热、过烧、带状组织；热处理时脱碳、变形、开裂；冷加工时产生较深的刀痕和磨削裂纹。

(4) 安装使用不当

装配安装工艺不符合技术要求，如过紧、过松、对位不准确、固定不稳等，可能导致零件不能工作或过早失效；此外，在使用过程中违规操作和超载、超速、未按时维修和保养等也会造成零件过早失效。

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