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）中占有相當大的比重。如果不能快捷、及時地分析零件損壞原因，匆匆換件修復，往往會造成“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，簡單易行，隨時可做，也不需復雜的設(shè)備和儀表，在多數(shù)情況下所得出的結(jié)論已足夠應用。
所謂表面觀察法，就是用肉眼或低倍放大鏡對損壞的金屬零件的表面進行觀察，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
１、脆斷和韌斷
當零件承受外加載荷的時候，首先發(fā)生彈性變形，當載荷所引起的應力超出彈性極限而繼續(xù)增加時，零件發(fā)生塑性變形，當應力超過強度極限時，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。
另一種情況是當零件承受外加載荷時，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．殘余應力
零件在受到外加載荷時，其內(nèi)部將產(chǎn)生應力，即正應力和剪應力。當外力去除后，留存在零件內(nèi)部的應力稱為殘余應力。
殘余應力會導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，不僅在澆鑄時會出現(xiàn)，在使用階段也會發(fā)生。若在機械加工前不用自然時效或人工時效的方法消除殘余應力，則加工后零件就會變形或產(chǎn)生裂紋。例如在實際工作中有時會發(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，考慮是否因缸體時效不良所致。
３．應力集中
零件上若有幾何形狀不連續(xù)的現(xiàn)象（如缺口、臺階、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、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際應力要比名義應力（平均應力）高得多，抑應力集中。應力集中處最易產(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)動機曲軸時，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；反復加載斷裂又稱疲勞斷裂，是零件在反復多次的應力或負荷作用后所發(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。
１）單向平面彎曲疲勞斷口是在一個平面內(nèi)以一定幅度的載荷重復作用于零件上，其疲勞裂紋發(fā)生在受拉應力最大纖維處，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方向的平面彎曲載荷。在斷口上可以看到兩個相反位置同時發(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。當無應力集中時，疲勞源在零件某一點，疲勞區(qū)呈月牙形，破斷區(qū)位于疲勞源對面（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。在交變應力的作用下，裂紋可能以兩個４５度角的方向發(fā)展，當鄰近的裂口匯合在一起時，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、實例分析：
半掛車軸折斷
一臺１５ｔ半掛車在修竣出廠載貨行駛時，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，兩邊以實心軸焊接在鋼管兩端，實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，顯示有較嚴重的超載現(xiàn)象。
剛性懸架的半掛車，其懸架吸收振動沖擊的能力很差。在故障現(xiàn)場觀察時，發(fā)現(xiàn)車輪是駛過路面一個凹坑后折斷的，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，當時沒有找到合適的材料，便用一只比原車軸直徑小５ｍｍ的車軸代替，這樣，車軸本身強度不足，便在較大的沖擊力作用下斷裂。
當零件斷裂后，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，而這種估計還是有其重要的實用價值的。
