http://www.chinaauto.net [ 2003-9-17 8:34:31 ] 出處與作者: 汽車維修與美容 汽車零件的損壞在汽車故障（或事故）中占有相當(dāng)大的比重。如果不能快捷、及時(shí)地分析零件損壞原因，匆匆換件修復(fù)，往往會(huì)造成“壞了就換，換了又壞”的鏈性循環(huán)。用表面觀察法分析汽車零件損壞原因，簡(jiǎn)單易行，隨時(shí)可做，也不需復(fù)雜的設(shè)備和儀表，在多數(shù)情況下所得出的結(jié)論已足夠應(yīng)用。 　　所謂表面觀察法，就是用肉眼或低倍放大鏡對(duì)損壞的金屬零件的表面進(jìn)行觀察，根據(jù)零件表面的狀態(tài)、零件的裂紋或斷口形狀及特征來判斷零件損壞原因的方法。 　　一、金屬零件損壞的基本形式 　?。薄⒋鄶嗪晚g斷 　　當(dāng)零件承受外加載荷的時(shí)候，首先發(fā)生彈性變形，當(dāng)載荷所引起的應(yīng)力超出彈性極限而繼續(xù)增加時(shí)，零件發(fā)生塑性變形，當(dāng)應(yīng)力超過強(qiáng)度極限時(shí)，零件斷裂。這種斷裂稱為韌性斷裂。韌性斷裂的斷口有明顯的塑性變形，顏色比較灰暗，有時(shí)可以看到明顯的纖維狀。例如，因超載扭斷的半軸所呈現(xiàn)的麻花樣的斷口。 　　另一種情況是當(dāng)零件承受外加載荷時(shí)，零件未發(fā)生塑性變形即已破斷，這稱之為脆性斷裂。脆性斷裂的斷口比較平齊，有比較光亮的晶粒光澤。 　　 ２．殘余應(yīng)力 　　零件在受到外加載荷時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)力，即正應(yīng)力和剪應(yīng)力。當(dāng)外力去除后，留存在零件內(nèi)部的應(yīng)力稱為殘余應(yīng)力。 　　殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致零件的脆性破斷和產(chǎn)生附加塑性變形。該情況特別易在氣缸體、變速器殼體一類的鑄件內(nèi)發(fā)生，不僅在澆鑄時(shí)會(huì)出現(xiàn)，在使用階段也會(huì)發(fā)生。若在機(jī)械加工前不用自然時(shí)效或人工時(shí)效的方法消除殘余應(yīng)力，則加工后零件就會(huì)變形或產(chǎn)生裂紋。例如在實(shí)際工作中有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，更換新氣缸體后，裝車使用不久就產(chǎn)生了裂紋，再換新品局又塢現(xiàn)同樣故障，而在使用過程中并沒有發(fā)生缸體過熱或驟冷的現(xiàn)象。這就要查間配件來源，考慮是否因缸體時(shí)效不良所致。 　　 ３．應(yīng)力集中 　　零件上若有幾何形狀不連續(xù)的現(xiàn)象（如缺口、臺(tái)階、圓角、溝槽、油孔、花鍵、鍵槽、螺紋、壓配合件的邊緣、加工刀痕等等），以慕材料缺陷（如縮松、砂眼、夾渣、焊接缺陷、脫碳、軟點(diǎn)、硬度分布的突變以及過熱引起的晶粒粗大等），則這些部位附近的實(shí)際應(yīng)力要比名義應(yīng)力（平均應(yīng)力）高得多，抑應(yīng)力集中。應(yīng)力集中處最易產(chǎn)生裂紋，是零件斷裂觀察分析中不可忽視的因素。例如，在修磨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸時(shí)，曲柄銷與曲柄臂的過渡處都要磨由規(guī)定的圓角，就是要避兔應(yīng)力集中。 　 　 ４、疲勞斷裂 　　根據(jù)零件所承受的載荷性質(zhì)，斷裂可分為一次加載斷裂和反復(fù)加載斷裂。一次加載斷裂的零件在一次靜載荷（緩慢遞增的或恒定的載荷）下或在一次沖擊載荷作用下的斷裂；反復(fù)加載斷裂又稱疲勞斷裂，是零件在反復(fù)多次的應(yīng)力或負(fù)荷作用后所發(fā)生的斷裂。 　　一次加載斷裂，斷口比較粗糙，沒有光滑的區(qū)域，這種斷裂在實(shí)際中不多見。在汽車零件中較為常見的是疲勞斷裂。 　　按所受載荷的形式，疲勞斷口可分為彎曲疲勞斷口、往復(fù)平面彎曲疲勞斷口、旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷自和扭轉(zhuǎn)疲勞斷口四種。 　?。保﹩蜗蚱矫鎻澢跀嗫谑窃谝粋€(gè)平面內(nèi)以一定幅度的載荷重復(fù)作用于零件上，其疲勞裂紋發(fā)生在受拉應(yīng)力最大纖維處，一般有弧形纖維輪廓線。如汽車鋼板彈簧和齒輪齒根斷面及一些固定的軸類零件（如掛車車軸）的斷口，都屬這一類型。 　?。玻╇p向平面彎曲疲勞斷口是零件受兩個(gè)方向的平面彎曲載荷。在斷口上可以看到兩個(gè)相反位置同時(shí)發(fā)生的疲勞區(qū)域，破斷區(qū)位于零件的內(nèi)部。 　?。常┬D(zhuǎn)彎曲疲勞斷口是零件在旋轉(zhuǎn)中受到彎曲疲勞載荷的作用而產(chǎn)生的。當(dāng)無應(yīng)力集中時(shí)，疲勞源在零件某一點(diǎn)，疲勞區(qū)呈月牙形，破斷區(qū)位于疲勞源對(duì)面（略有偏移）。 　?。矗┡まD(zhuǎn)疲勞斷口是最常見的一種斷口，軸類零件如齒輪軸、曲軸、半軸等，都有發(fā)生。 　　在扭轉(zhuǎn)疲勞中，?？梢钥吹狡鹪从诩羟行偷钠诹鸭y。在交變應(yīng)力的作用下，裂紋可能以兩個(gè)４５度角的方向發(fā)展，當(dāng)鄰近的裂口匯合在一起時(shí)，便形成了鋸齒形的斷口。 　　在有鍵槽和花鍵的軸上，由于交變扭轉(zhuǎn)的結(jié)果，鍵槽和花鍵根部因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋’裂紋在截面中央?yún)R合，形成星形斷口。如果單鍵的鍵與鍵槽配合過松，軸的表皮就會(huì)沿鍵根部裂紋處剝落下來。使用后，再未發(fā)生轉(zhuǎn)向軸折斷故障。 　　二、實(shí)例分析： 　　半掛車軸折斷 　 　　一臺(tái)１５ｔ半掛車在修竣出廠載貨行駛時(shí)，突然右后輪車軸斷裂，軸頭和輪胎一起甩出。 　　該半掛車后軸是空心鋼管，兩邊以實(shí)心軸焊接在鋼管兩端，實(shí)心軸上安裝著車輪和輪毅，剛性懸架。斷裂處在后輪軸固定座外側(cè)，位于受力最大處。斷口形狀為典型的平面彎曲疲勞斷口，顯示有較嚴(yán)重的超載現(xiàn)象。 　　剛性懸架的半掛車，其懸架吸收振動(dòng)沖擊的能力很差。在故障現(xiàn)場(chǎng)觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)車輪是駛過路面一個(gè)凹坑后折斷的，顯然，沖擊力是故障的直接誘因。經(jīng)過查核行車路單，此車裝載沒有超過規(guī)定噸位；進(jìn)一步檢查車軸并了解在廠檢修情況，發(fā)現(xiàn)這根車軸因軸頭磨損而在廠更換，當(dāng)時(shí)沒有找到合適的材料，便用一只比原車軸直徑?。担恚淼能囕S代替，這樣，車軸本身強(qiáng)度不足，便在較大的沖擊力作用下斷裂。 　　當(dāng)零件斷裂后，從裂紋和斷口的宏觀特征尚不能定量地確定斷裂原因，有時(shí)要定性地這樣做也比較困難，但在多數(shù)情況下可以做一粗略估計(jì)，而這種估計(jì)還是有其重要的實(shí)用價(jià)值的。