目录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc291315871 第一章 机械零件的失效及分析 PAGEREF _Toc291315871 \h 2 HYPERLINK \l _Toc291315872 第一节 基本概念 PAGEREF _Toc291315872 \h 2 HYPERLINK \l _Toc291315873 一、失效的概念 PAGEREF _Toc291315873 \h 2 HYPERLINK \l _Toc291315874 二、失效的危害 PAGEREF _Toc291315874 \h 2 HYPERLINK \l _Toc291315875 三、机械零件失效的基本形式 PAGEREF _Toc291315875 \h 3 HYPERLINK \l _Toc291315876 四、失效分析 PAGEREF _Toc291315876 \h 3 HYPERLINK \l _Toc291315877 第二节 零件的磨损失效 PAGEREF _Toc291315877 \h 3 HYPERLINK \l _Toc291315878 一、磨损的一般规律 PAGEREF _Toc291315878 \h 3 HYPERLINK \l _Toc291315879 二、磨料（粒）磨损 PAGEREF _Toc291315879 \h 4 HYPERLINK \l _Toc291315880 三、粘着磨损 PAGEREF _Toc291315880 \h 6 HYPERLINK \l _Toc291315881 四、疲劳磨损 PAGEREF _Toc291315881 \h 7 HYPERLINK \l _Toc291315882 五、微动磨损 PAGEREF _Toc291315882 \h 8 HYPERLINK \l _Toc291315883 六、冲蚀磨损 PAGEREF _Toc291315883 \h 9 HYPERLINK \l _Toc291315884 第三节零件的断裂失效 PAGEREF _Toc291315884 \h 10 HYPERLINK \l _Toc291315885 一、断裂的分类 PAGEREF _Toc291315885 \h 10 HYPERLINK \l _Toc291315886 二、过载断裂 PAGEREF _Toc291315886 \h 10 HYPERLINK \l _Toc291315887 三、疲劳断裂 PAGEREF _Toc291315887 \h 11 HYPERLINK \l _Toc291315888 四、脆性断裂 PAGEREF _Toc291315888 \h 13 HYPERLINK \l _Toc291315889 五、断裂失效分析的步骤 PAGEREF _Toc291315889 \h 14 HYPERLINK \l _Toc291315890 第四节 零件的腐蚀失效 PAGEREF _Toc291315890 \h 15 HYPERLINK \l _Toc291315891 一、腐蚀与腐蚀失效危害的严重性 PAGEREF _Toc291315891 \h 16 HYPERLINK \l _Toc291315892 二、金属的化学腐蚀与电化学腐蚀 PAGEREF _Toc291315892 \h 16 HYPERLINK \l _Toc291315893 三、腐蚀失效主要表现形态 PAGEREF _Toc291315893 \h 17 HYPERLINK \l _Toc291315894 第五节 零件的畸变失效 PAGEREF _Toc291315894 \h 19 HYPERLINK \l _Toc291315895 一、弹性畸变失效 PAGEREF _Toc291315895 \h 20 HYPERLINK \l _Toc291315896 二、塑性畸变失效 PAGEREF _Toc291315896 \h 20 HYPERLINK \l _Toc291315897 三、翘曲畸变失效 PAGEREF _Toc291315897 \h 21 HYPERLINK \l _Toc291315898 四、畸变失效分析 PAGEREF _Toc291315898 \h 21 HYPERLINK \l _Toc291315899 第二章 设备的使用与维护 PAGEREF _Toc291315899 \h 22 HYPERLINK \l _Toc291315900 第一节 设备的使用 PAGEREF _Toc291315900 \h 22 HYPERLINK \l _Toc291315901 一、合理安排生产任务 PAGEREF _Toc291315901 \h 23 HYPERLINK \l _Toc291315902 二、配备合格的设备操作人员 PAGEREF _Toc291315902 \h 23 HYPERLINK \l _Toc291315903 三、设备操作的基本功培训 PAGEREF _Toc291315903 \h 23 HYPERLINK \l _Toc291315904 四、建立健全的设备使用管理规章制度 PAGEREF _Toc291315904 \h 24 HYPERLINK \l _Toc291315905 第二节 延长机械的使用寿命的方法 PAGEREF _Toc291315905 \h 24 HYPERLINK \l _Toc291315906 一、优秀的设计是延长机械使用寿命的首要环节 PAGEREF _Toc291315906 \h 25 HYPERLINK \l _Toc291315907 二、提高机械产品的质量使之经久耐用 PAGEREF _Toc291315907 \h 26 HYPERLINK \l _Toc291315908 三、正确合理使用是延长施工机械的寿命的关键 PAGEREF _Toc291315908 \h 26 HYPERLINK \l _Toc291315909 四、实行定期保养 PAGEREF _Toc291315909 \h 27 HYPERLINK \l _Toc291315910 五、掌握正确的机械维修的方法有效地延长使用寿命 PAGEREF _Toc291315910 \h 27 HYPERLINK \l _Toc291315911 六、其它 PAGEREF _Toc291315911 \h 28 HYPERLINK \l _Toc291315912 第三节 润滑保养 PAGEREF _Toc291315912 \h 28 HYPERLINK \l _Toc291315913 一、润滑油检测的传统方法 PAGEREF _Toc291315913 \h 28 HYPERLINK \l _Toc291315914 二、油品的报废判断 PAGEREF _Toc291315914 \h 29 HYPERLINK \l _Toc291315915 三、传统润滑油检测方法的不足之处 PAGEREF _Toc291315915 \h 30 HYPERLINK \l _Toc291315916 四、专业、科学的润滑油检测方法 PAGEREF _Toc291315916 \h 30 HYPERLINK \l _Toc291315917 六、设备润滑的作用 PAGEREF _Toc291315917 \h 32 HYPERLINK \l _Toc291315918 七、润滑管理的基本要求 PAGEREF _Toc291315918 \h 32 HYPERLINK \l _Toc291315919 参考文献 PAGEREF _Toc291315919 \h 33 第一章 机械零件的失效及分析 第一节 基本概念 一、失效的概念 机械设备中各种零件或构件都具有一定的功能，如传递运动、力或能量，实现规定的动作，保持一定的几何形状等等。当机件在载荷（包括机械载荷、热载荷、腐蚀及综合载荷等）作用下丧失最初规定的功能时，即称为失效。 一个机件处于下列三种状态之一就认为是失效：①完全不能工作；②不能按确定的规范完成规定功能；③不能可靠和安全地继续使用。这三个条件可以作为机件失效与否的判断原则。 二、失效的危害 机械零件与构件的失效最终必将导致机械设备的故障。关键机件的失效会造成设备事故，人身伤亡事故，甚至大范围内灾难性后果。在生产线上一个小小的零件失效，可以是整个生产线瘫痪。因此有效的预防、控制、监测零件的失效是一项意义重大的工作。 三、机械零件失效的基本形式 一般机械零件的失效形式是按失效件的外部形态特征来分类的，大体包括：磨损失效、断裂失效、变形失效和腐蚀与气蚀失效。在生产实践中，最主要的失效形式是零件工作表面的磨损失效；而最危险的失效形式是瞬间出现裂纹和破断，统称为断裂失效。 四、失效分析 失效分析是指分析研究机件磨损、断裂、变形、腐蚀等现象的机理或过程的特征及规律，从中找出产生失效的主要原因，以便采用适当的控制方法。 失效分析的直接的、技术上的目的是为制订维修技术方案提供可靠依据，并对引起失效的某些因素进行控制，以降低设备故障率，延长设备使用寿命。此外，失效形式分析也能为设备的设计、制造反馈信息；为设备事故的仲裁提供客观依据。 第二节 零件的磨损失效 摩擦与磨损是自然界的一种普遍现象。当零件之间或零件与其他物质之间相互接触，并产生相对运动时，就称为摩擦。零件的摩擦表面上出现材料耗损的现象称为零件的磨损。材料磨损包括两个方面：一是材料组织结构的损坏；二是尺寸、形状及表面质量（粗糙度）的变化。 如果零件的磨损超过了某一限度，就会丧失其规定的功能，引起设备性能下降或不能工作，这种情形即称为磨损失效。根据摩擦学理论，零件磨损按其性质可以分为磨料磨损、粘着磨损、微动磨损、冲蚀磨损和腐蚀磨损。 一、磨损的一般规律 零件磨损的外在表现形态是表层材料的磨耗。在一般情况下，总是用磨损量来度量磨损程度。一般可以分为三个阶段： （1）初期磨损阶段 对机械设备中的传动副而言是磨合过程。这一阶段的特点是在短时间内磨损量增长较快。如果表面粗糙、润滑不良或载荷较大，都会加速磨损。经过这一阶段后，零件的磨损速度逐步过渡到稳定状态。机械设备的磨合阶段结束后，应清除摩擦副中的磨屑，更换润滑油，才能进入满负荷正常使用阶段。 （2）正常磨损阶段 摩擦表面的磨损量随着时间的延长而均匀，、缓慢增长，属于自然磨损。在磨损量达到极限之前的这一段时间是零件的磨损寿命，它与摩擦表面工作条件、技术维护好坏关系极大。使用保养得好，可以延长磨损寿命，从而提高设备的可靠性与有效利用率。 （3）急剧磨损阶段 当零件表面磨损量超过极限值以后如继续摩擦，其磨损强度急剧增加，其原因是：①零件耐磨性较好的表层被破坏，次表层耐磨性显著降低；②配合间隙增大，出现冲击载荷；③摩擦力与摩擦功耗增大，使温度升高，润滑状态恶化、材料腐蚀与性能劣化等。最终设备会出现故障或事故。因此，这一阶段也称为事故磨损阶段。当零件磨损表面的磨损量达到极限值时，就已经失效，不能继续使用，应采取调整、维修、更换等措施，防止设备故障与事故的发生。 二、磨料（粒）磨损 零件表面与磨料相互摩擦，而引起表层材料损失的现象称为磨料磨损或磨粒磨损。磨料也包括对零件表面上硬的微凸体。在磨损失效中，磨料磨损失效是最常见、危害最为严重的一种。 （一）磨料磨损工况的分类 磨料磨损分为三种情况：第一种是直接与磨料接触的机件所发生的磨损，称为两体磨损；第二种是硬颗料进入摩擦副两对摩表面之间所造成的磨损，称为三体磨损；第三种是坚硬、粗糙的表面微凸体在较软的零件表面上滑动所造成的损伤，称为微凸体磨损。 （二）磨料磨损的原理与特征 磨料磨损的过程实质上是零件表面再磨料作用下发生塑性变形、切削与断裂的过程。磨料对零件表面的作用力分为垂直于表面与平行于表面的两个分力，垂直分力使磨料压入材料表面，而平行分力使磨料向前滑动，对表面产生耕犁与微切削作用。微切削作用会产生微切屑。而耕犁作用会使材料向磨料两侧挤压变形，使犁沟两侧材料隆起。随着零件表层材料的脱离与表面性能的劣化，最终导致表面破坏和零件失效。 磨料磨损的显著特点是：磨损表面具有与相对运动方向平行的细小沟槽；磨损产物中螺旋状、环状或弯曲状细小切屑及部分粉末。 （三）磨料磨损的影响因素分析 （1）金属材料的硬度 一般情况下，金属材料的硬度越高，耐磨性越好。实验证明，未经热处理的金属材料，其相对耐磨性与硬度成正比，而与合金含量无关。经淬火后的钢，其相对耐磨性仍然与淬火硬度成正比，但合金含量较高的钢材，其相对耐磨性增长得较快。 （2）材料的显微组织 一般来说，具有马氏体组织的材料有较高的耐磨性。而在相同硬度条件下，贝氏体又比马氏体高得多。同样硬度的奥氏体与珠光体相比，奥氏体的耐磨性要高得多。 （3）磨料性质 许多研究工作者发现，磨料粒度对材料的磨损率存在一个临界尺寸。当磨料粒度小于临界尺寸时，材料的磨损率（单位时间磨损量）随磨料粒度的增加而增加，且材料越软越敏感。当磨料粒度超过临界尺寸后，磨损率与粒度几乎无关，即磨损率基本上不随粒度的增加而增加。 （4）其他因素 影响磨料磨损还有其他因素，例如磨料硬度、摩擦表面相对运动的方式，磨损过程的工况条件等。 （四）减少磨料磨损的措施 对工程机械、农业机械、矿山机械中的许多遭受二体磨损机件，主要是选择合适的耐磨材料，优化结构与参数设计。对所有机械设备中可能遭受三体磨损的摩擦副，如轴颈与轴瓦，滚动轴承，缸套与活塞，机械传动装置等，应设法阻止外界磨料进入摩擦副，并及时清除摩擦副磨合过程中产生的磨屑及硬微凸体磨损产生的磨屑。具体措施是对空气、油料过滤；注意关键部分的密封；经常维护、清洗换油；提高摩擦副表面的制造精度；进行适当的表面处理等。 三、粘着磨损 粘着磨损是指两个作相对滑动的表面，在局部发生相互焊合，使一个表面的材料转移到另一个表面所引起的磨损。 （一）粘着磨损的机理 由于摩擦表面粗糙不平，两摩擦表面实际上只是在一些微观点上接触。在法向载荷作用下，接触点的压力很大，使金属表面膜破裂，两表面的金属直接接触，在接触点上发生焊合，即粘着。当两表面进一步相对滑动时，粘着点便发生剪切及材料转移现象。在邻近区域，凸出的材料又可能发生新的粘着，直至最后在表面上脱落下来，形成磨屑。 （二）影响粘着磨损的因素 （1）金属互溶性的影响 一般规律是互溶性越好，粘着倾向越大。同种材料互溶性好，异种材料互溶性差，故同种材料对磨损比异种材料磨损大得多。 （2）金属点阵结构与硬度的影响 一般面心立方点阵的金属明显比其他点阵形式金属的粘着倾向大，而六方点阵表现了最小的粘着倾向。材料的硬度增加时，粘着的倾向减少。 （3）载荷与速度的影响 当载荷较轻时，金属表面有氧化膜保护，就不发生粘着。当载荷或速度增大，微观接触点上的温度升高，氧化膜遭到破坏，就会发生严重粘着磨损现象。然而，当载荷较大或速度极快、摩擦表面温度很高时，磨损率反而显著下降，因为表露出的金属会在高温下迅速生成新的保护膜。 （三）减少粘着磨损的措施 （1）合理润滑 建立可靠的润滑保护膜，隔离相互摩擦的金属表面，是最有效、最经济的措施。 （2）选择互溶性小的材料配对 铅、锡、银等在铁的溶解度小，用这些金属的合金做轴瓦材料，抗粘着性能极好（如巴氏合金、铝青铜、高锡铝合金等），钢与铸铁配对抗粘着性能也不错。 （3）金属与非金属配对 钢与石墨、塑料等非金属摩擦时，粘着倾向小，用优质塑料作耐磨层是很有效的。 （4）适当的表面处理 表面淬失、表面化学处理、磷化处理、硫化处理、渗氮处理、四氧化三铁处理以及适当的喷涂处理，都能提高金属抗粘着磨损的能力。 四、疲劳磨损 当摩擦副两接触表面做相对滚动或滑动时，周期性的载荷使接触区受到很大的交变接触应力，使金属表层产生疲劳裂纹并不断扩展、引起表层材料脱落，造成点蚀和剥落，这一现象称为表面疲劳磨损。 （一）疲劳磨损的机理与特征 近年来，人们对疲劳机理的研究形成了一种新的、比较深入的理论，认为疲劳磨损主要是由于接触区切应力周期的出现和消长造成的。 当一个表面在另一个表面作纯滚动或滚动加滑动时，最大切应力发生在亚表层。在它的作用下，亚表层内的材料将产生错位运动，错位在非金属夹杂物及晶界等障碍物处形成堆积。由于错位的相互切割产生空穴，空穴集中形成空洞，进而变成原始裂纹。裂纹在载荷作用次下逐步扩展，最后折向表面。由于裂纹在扩展过程中相互交错，加上润滑油在接触点处被压入裂纹产生楔裂作用，使表层产生点蚀或剥落。当原始裂纹较浅时，表现为点蚀（麻点状），若原始裂纹在表层以下大于200μm时，表层材料呈片状剥落（麻坑状）。 （二）提高抗疲劳磨损的途径 凡是能阻止疲劳裂纹形成与扩展的措施都能减少疲劳磨损。具体可以考虑以下几条主要途径： （1）减少材料中的脆性夹杂物 脆性夹杂物边缘极易产生微裂纹，降低材料的疲劳寿命。硅酸盐类夹杂物对疲劳寿命危害最大。 （2）适当的硬度 在一定的硬度范围内，材料抗疲劳磨损的性能随硬度的升高而增大，对于轴承钢，抗疲劳的最佳峰值硬度为62HRC左右，钢制齿轮的最佳表面硬度为58-62HRC。此外，摩擦副设当的硬度匹配也是减少疲劳磨损的正确途径。 （3）提高表面加工质量 降低摩擦表面粗糙度和形状误差，可以减少微凸体，均衡接触应力，提高抗疲劳磨损的能力。接触应力越大，对加工质量的要求也越高。 （4）表面处理 一般来说，当表层在一定深度范围内存在残余压应力时，不仅可以提高弯曲、扭转疲劳抗力，还能提高接触疲劳抗力，减少疲劳磨损。当进行表面渗碳、淬火、表面喷丸、滚压处理时，都可使表层产生残余压应力。 （5）润滑 润滑油的衬垫作用，可使接触区的集中载荷分散。润滑油粘度越高，接触区压应力越接均分布。但应注意，如果润滑油粘度过低，则越容易渗入裂纹，产生楔裂作用，加速裂纹的扩展和材料的剥落。 五、微动磨损 微动磨损是两固定接触面上出现相对小幅振动而造成的表面损伤，主要发生在宏观相对静止的零件结合面上。其主要危害是使配合精度下降，紧配合的机体变松，更严重的是引起应力集中，导致零件疲劳断裂。 （一）微动磨损的过程 当两接触表具有一定压力并产生小幅振动时，接触面上的微凸体在振动冲击力作用下产生强烈的塑性变形和高温，发生相互粘着现象。在以后的振动中，粘着点又会被剪断，粘着物在冲击力作用下脱落，脱落的粘着物与被剪断的表面因露出新鲜表面会迅速氧化。 由于两接触表面之间没有宏观相对运动，配合较紧，故磨屑不易排出，留在接合面上起磨料的作用，磨料磨损取化了粘着磨损。随着表面进一步磨损和磨料的氧化，磨屑体积膨胀，磨损区间扩大，磨屑向微凸体四周溢出。最后，原来的微凸体转化为麻点坑，随着振动过程的继续，类似的过程也会在邻近区域发生，使麻点坑连成一片，形成大而深的麻坑。 （二）微动磨损的影响因素分析 （1）材料性能 提高材料硬度，选择适当的材料配副都可以减少微动磨损。因微动磨损是从粘着开始的，所以凡是能抗粘着磨损的材料和材料配副，必然对防止微动磨损有利。 （2）载荷影响 在一定条件下，微动磨损随载荷的增加而增加，但当载荷超过某一临界值时，微动磨损现象反而减少。其原因是：当载荷低于临界值时，随着载荷的增加，微凸体塑性变形增加，是产生微动磨损的区域扩大，引起磨损速度增快；而当载荷超过临界值时，表层的塑性变形与次表层的弹性变形均增加，限制了表面之间的相对振幅，降低了冲击效应，即使发生了粘着也不容易剪断，中止了磨损过程。 （3）振幅的影响 振幅较小时，微动磨损率也较低。 （4）表面处理的影响 经过适当的表面处理，可降低或消除微动磨损。如喷丸、滚压、磷化、镀铜等。 六、冲蚀磨损 冲蚀磨损是指材料受到固定粒子、液滴或液体气泡冲击时，表面出现的损失现象。 （一）硬粒子冲蚀 冲蚀机件的粒子小而松散，粒子平均直径小于1mm，冲击速度在500m/s以内，粒子硬度高于被冲蚀材料的表面硬度，这是硬粒子冲蚀的主要特点。 （二）液滴冲蚀 液滴冲蚀是软粒子冲蚀中的一种特殊情况。当液滴高速冲击机件表面时，会造成机件表面的损伤，如穿过雨层的导弹或飞机壳体，就容易碰到这种情况。 （三）气蚀 当零件与液体接触，并有振动或搅动时，液流中的气泡对零件表面造成的损伤称为气蚀。其主要特点是：零件表面出现麻点、针孔，严重时表面呈蜂窝状，小孔直径达1mm以上，深度可达20mm。 减少气蚀危害的措施有： 1）减少液体内的压力波动，也就组织了气泡的萌生与溃灭。具体方法可以采用减振措施，与液体接触的机件表面设计成流线型，防止液体产生涡流等。 2）选用强度高、抗腐蚀性能好的材料，如不锈钢，陶瓷、尼龙等。 3）零件表面覆盖高强度耐腐蚀层。 4）对封闭或循环系统内的液体可采取降温措施或添加缓蚀剂及防乳化油。 第三节零件的断裂失效 机械零件在某些因素作用下分裂成两块或两块以上的现象称为断裂失效零件断裂以后形成的新的表面称为断口。 一、断裂的分类 （一）按断口宏观变形量可分为延性断裂和脆性断裂。延性断裂的断口发生显著的塑性变形，在断面上留有暗灰色纤维状特征。脆性断裂则不发生明显塑性变形（变形量

　　5%），断口平整，有金属光泽，表现为冰糖状结晶颗粒。 （二）按断口微观形态分类 在显微镜下观察断口微观组织，可将断裂分为穿晶断裂和晶间断裂。裂纹穿过晶粒内部而发生的断裂谓之穿晶断裂，多数穿晶断裂为延性断裂。当裂纹沿结晶平面扩散，断面上的晶粒大多保持完整的，则称为晶间断裂。晶间断裂时，塑性变形量很小，故称为脆性断裂。 （三）按断裂的原因分类 按零件断裂的原因分类是机械设备工程学中常用的分类方法，它将断裂分为过载断裂、疲劳断裂、脆性断裂等。在断口分析时，如能正确判断断裂的主要原因，就有可能用过设计、制造、环境保护等各个环节进行控制，从而减少或杜绝同类断裂事故的发生。 二、过载断裂 当零件断裂外加载荷超过其危险截面所能承受的极限应力时，零件将发生断裂，这种断裂称为过载断裂。零件强度设计不合理，结构上应力过度集中，操作失误，机械设备超负荷运行，使某些零件承受过大载荷，都可能导致过载断裂。 （一）过载断裂的主要特征 过载断裂的断口宏观特征与材料拉伸断口形貌雷同。当材料塑性较好时，宏观断口显示出较大的塑性变形，而材料较脆时，零件断口显示出脆性。 因为在常温时，晶界强度大于晶内强度，所以过载断裂通常是穿晶断裂。当断口显微显示为晶界断裂时，则说明晶界强度受某些因素影响被削弱，如晶界被腐蚀，合金偏折，有害气体在晶体上聚集等。因而断裂应归咎于脆性化断裂与环境断裂。 （二）特殊情况下过载断裂特征 （1）带应力集中槽的过载断裂 当裂口出现在应力集中槽部位时，则纤维区、放射区、剪切唇区完全颠倒。纤维区分布在周围，即周围首先破断，然后裂纹向中央扩展，产生收敛形放射花纹区，最后在中央部位出现终断区。 （2）纯塑性金属断裂 纯塑性金属断裂时，也可能出现一种全纤维状断口，没有放射区与剪切区，两对偶的断面均为内凹的杯状，即双杯状断口。 (3)在冲击弯曲载荷作用下的过载断裂 扭转载荷过载断口分两种情况：当断口与扭转成45°方向时，为拉断；当断口与扭转轴线垂直时，为剪断，轴向剪应力较大，形成扭转纤维区，中心部位为最后破断区。 三、疲劳断裂 金属零件经过一定次数的循环载荷或交变应力作用后引发的断裂现象称为疲劳断裂，也称为机械疲劳 （一）疲劳断裂的机理与特征 1.疲劳断裂过程与机理 （1）疲劳裂纹萌生阶段 金属零件在交变载荷作用下，表层材料局部发生微观滑移。这种滑移积累以后，就会在表面形成微观挤入槽与挤出峰。在峰跟槽底，应力高度集中，极易形成微裂纹——疲劳断裂源。因最初的滑移是由最大剪应力引起的。故挤入槽与挤出峰及原始裂纹源均与拉伸应力成45°角。 （2）疲劳裂纹的扩展阶段 当疲劳裂纹源在与拉应力成45°角方向达到几微米或几十微米时裂纹改变方向，朝着与拉应力垂直方向扩展。在交变的拉伸、压缩应力作用下，裂纹不断开启-闭合，裂纹前端出现复杂的变形，加工硬化与撕裂现象，使裂纹一环接一环往前推进。应力集中裂纹前端的反复变形，疲劳损伤，是裂纹得以正向扩展的重要条件。 （3）最终断裂（瞬断）阶段 当裂纹在零件断面上扩展达到一定值时，零件残余断面不能承受其载荷。这时，裂纹有稳态扩展转化为失稳态扩展，整个断面的残余面积便会瞬间断裂。 2.疲劳断口的主要特征 （1）疲劳核心区 用肉眼或放大镜就能找出断口上疲劳核心位置。它是疲劳断裂的源区，一般紧唉表面，但如内部有缺陷，这个疲劳核心也可能在缺陷处产生。当疲劳载荷较大时，断口上也可能出现两个或两个以上的疲劳核心区。 在疲劳核心周围，存在一个以疲劳核心为焦点的非常光滑、细洁、贝纹线不明显的狭小区域。这是由载荷作用，裂纹源反复张开闭合，使断口面磨光的缘故。 （2）疲劳裂纹扩展区 该区是断口上最重要的特征区，常呈贝纹状或类似于海滩波纹状。每一条纹线标志着载荷变化时，裂纹扩展一次所留下的痕迹。这些纹线已疲劳核心为中心向四周推进，与裂纹扩展方向垂直。 （3）瞬断区 瞬断区是疲劳裂纹扩展到临界尺寸后，残余断面发生快速断裂而形成的区域。该区域具有过载断裂的特征，即具有放射区与剪切唇，但有时仅出现剪切唇而无放射区。对极脆的材料，瞬断区为结晶状脆性断口。 （二）疲劳断口分析 （1）疲劳核心的分析 疲劳核心区是疲劳裂纹的发源区。它总是在强度最低、应力最高的部位出现。承受弯扭载荷的零件，表面应力最高，一般疲劳核心在表面。如果表面经过了强化处理，则疲劳裂纹可移至表层以下。零件在加工、贮运、装配过程中留下的伤痕，极有可能成为疲劳核心，因为这些伤痕既有应力集中，又容易被空气及其他介质腐蚀损伤。 （2）裂纹扩展区分析 疲劳断口上的裂纹扩展区越光滑，说明零件在断裂前，经历的载荷循环次数越多，接近瞬断区的贝纹线越密，说明载荷值越小。如果这一区域比较粗糙，表面裂纹扩展速度快，因而载荷也比较大。 （3）瞬断区分析 如果瞬断区面积很小，则零件承受的载荷也很小。瞬断区周边如有毛刺，即有塑性变形，说明材料韧性较好；瞬断区如呈结晶状，并有碎裂现象，则说明材料极脆。 四、脆性断裂 金属零件因制造工艺不太正确，或因使用过程中遭有害介质的侵蚀，或因环境温度不适，都可能是材料变脆，从而是金属零件发生突然断裂。这种性质的断裂一般称为脆性断裂，也有称为环境断裂的。 （一）脆性断裂的主要特征 1）金属材料发生脆性断裂时，一般工作应力并不高，通常不超过材料的屈服强度，甚至不超过由某些规范确定的许用应力，所以脆性断裂又称低应力脆断。 2）脆性断裂的断口平整光亮，呈粗瓷状，断口断面大体垂直于主应力方向。一般断口边缘有剪切唇，断口上有人字纹或放射状花纹。 3）脆性断裂也有裂纹源，裂纹源出现在表面的应力集中部位，损伤部位，内部的夹杂、空穴，及由轧制、锻压而产生的微小裂纹部位。 （二）氢脆断裂 由于氢作用而导致金属材料在低应力状况下的脆性断裂称为氢脆断裂，又称氢损伤。 1.氢脆的分类 根据氢的来源不同，氢脆分为两大类：一类是内部氢脆。它是由于金属材料在冶炼、锻压、焊接、热处理、电镀、酸洗过程中，溶解和吸收了过量的氢而造成的；另一类称为环境氢脆。它是由零件周围环境中某些含氢或氢化物的介质与零件自身的应力造成的。 2.氢脆断裂的机理 （1）氢压致断 金属材料在冶炼、热处理、锻压等高温过程中，对氢的溶解度很大，温度降低以后，材料中析出氢原子和氢分子，在内部扩散，并在材料中的微观缺陷处或薄弱处聚集，形成压力巨大的氢气气泡，并使材料在气泡处出现裂纹。随着氢扩散——聚集过程的继续，气泡进一步生长，裂纹进一步扩张，并相互连结、贯通，最后引起材料的过早断裂。 （2）晶格脆化致断 这种理论认为材料中的固溶氢和外界渗入的氢，通过晶界扩散，在晶界的薄弱处滞留、聚集，许多晶界的强度受到破坏。同时，氢原子的电子会挤入金属原子的电子层中，使金属原子之间相互排斥，同样降低了晶格之间的结合力。在较低的工作应力作用下，甚至在材料自身内应力作用下，材料就会发生脆断。 （3）氢腐蚀致断 当材料在热轧、锻造或热处理等高温（200°c以上）时，固溶氢与环境气体中渗入的氢会与金属材料中的夹杂物及合金添加剂起反应生成高压气体。例如与c起反应生成ch，使钢出现脱碳现象，而且这些气体在材料内部扩散转移，不断破坏晶界，最终导致脆性断裂。 3.氢脆断口基本特征 氢脆断口与一般性断口一样，平齐光亮。但如果仔细观察，氢脆断口上可发现白点。白点是氢泡留下的痕迹，白点外围有放射状撕裂纹，这是裂纹扩展的痕迹。 五、断裂失效分析的步骤 1.现场记载与拍照 重大的设备事故发生后，要迅速调查了解事故前后的各种情况，必要的需摄影、录像。除非有人员伤亡需要及时处理外，应尽可能保护好现场。待记录完成后才开始清理。 2.分析主导失效件 一个关键零件发生断裂失效后，往往会造成其他关联零件及构件的断裂。出现这种情况时，要理清次序，准确找出起主导作用的断裂件，否则会误导分析结果。 3.找出主导失效件上的主导裂纹 主导失效件可能已经支离破碎，应搜集残块，拼凑起来，找出哪一条裂纹最先发生，这一裂纹即为主导裂纹。 4.寻找失效源区 主导裂纹找到以后，就可以在对应的断口上查找裂纹源区。 5.断口处理 如果需要对断口做进一步的微观分析，或者有必要保留证据，就应对断口进行清洗，一般用压缩空气或酒精清洗，洗完以后烘干。如果需要保存较长时间，可涂防锈油脂，存放在有干燥剂的密闭箱内。 6.确定失效原因 确定零件的失效原因时，应对零件的材质，制造工艺，载荷状况，装配质量，使用年限，工作环境中的介质、温度，同类零件的使用情况等作详细的了解和分析，再结合断口的宏观特征、微观特征，作出准确的判断，确定断裂失效的主要原因、次要原因。 7.确定失效对策 （1）设计方面 零件结构时，应尽量减少应力集中。在选择材料时应该有针对性，不能认为高强度材料就是好材料，应根据环境介质、温度、负载性质作适当选择。 （2）工艺方面 表面强化处理可大大提高零件疲劳寿命。表面适当的涂层可防止有害介质造成的脆性断裂。某些材料热处理时，在炉中冲入保护气体可大大改善其性能。 （3）安装使用方面 第一要正确安装，防止产生附加应力与振动。对重要零件，应防止碰伤拉伤，因为每一个伤痕都有可能成为一个断裂源。第三应防止设备过载，严格遵循设备的操作规程。有些设备只能空载起动的就不要负载起动，以防止过大的冲击载荷。 第四节 零件的腐蚀失效 金属零件在某些特定的环境中会发生化学反应与电化学反应，造成表面材料损耗，表面质量被破坏，内部晶体结构损伤，最终导致零件失效。这一失效称为零件的腐蚀失效。 一、腐蚀与腐蚀失效危害的严重性 金属腐蚀给人类带来的损失是巨大的。其一是金属材料的巨大损耗；其二是国民经济的巨大损失；其三是对人类生命财产与工业生态环境的巨大威胁。 二、金属的化学腐蚀与电化学腐蚀 1.化学腐蚀 金属零件表面材料与周围的干燥气体或非电解质液体中的有害成分直接发生化学反应，形成腐蚀层，这种腐蚀称为化学腐蚀。 2.电化学腐蚀 电化学腐蚀是一种复杂的物理与化学腐蚀过程。金属发生电化学腐蚀需要几个基本条件，一是有电解质溶液存在；二是腐蚀区有电位差；三是腐蚀区电荷可以自由流动。 （1）电解质溶液 电解质溶液是存在于金属表面的电化学腐蚀介质，包括水、酸碱盐物质的水溶液，熔化状态的盐液等。一般来说，金属零件表面如果没有得到专门的保护，空气中的水分就会吸附在零件上形成电解质溶液。 （2）金属在电解液中的电位 金属晶体是由金属正离子和电子构成的，在正常情况下，正负电荷平衡。影响金属电位高低的因素主要是金属离子的活动性与电解质的腐蚀性，因而：①在同一种电解液中，不同金属电位不同；②同一种金属在不同电解液中电位不同；③同一种金属，在同一种电解液中，不同的组织，不同的含杂量，不同的应变量，不同的应力状态，不同的表面温度，都会表现出不同的电位。 （3）腐蚀电池 当具有电位差两个金属极和电解质溶液相处一体时，就构成了所谓腐蚀电池。由于低电位的一极在电解液中释放出来的是金属阳离子，故将该极标为阳极，而高电位的一极在电解液中释放电子，称为阴极。 （4）宏电池与微电池 当金属零件表面上两相邻的微观区域存在电位差，且表面存在电解质溶液时，电化学腐蚀同样可以在这两个微观区域表面进行，这种电池称为微电池或局部电池。 三、腐蚀失效主要表现形态 1.均匀腐蚀 当金属零件或构件表面出现均与的腐蚀组织时，称为均与腐蚀。均匀腐蚀可在液体、大气或土壤中产生。空气中的灰尘含有酸、碱、盐类微粒，当这些微粒粘在零件表面时，也会吸收空气的水分形成电解液造成零件表面腐蚀。 2.点腐蚀（穴点腐蚀） 当零件表面的腐蚀集中在局部，呈尖锐小孔形态时，称为点腐蚀。点腐蚀是最危险的腐蚀形态之一。一方面，当点腐蚀与均匀腐蚀共同发生的，点腐蚀穴易被均匀腐蚀产生的疏松组织所覆盖；另一方面，某些点腐蚀穴的直径很小，但其深度甚至可以贯穿整个零件，直到发生事故才发现点腐蚀被破坏。 3.缝隙腐蚀 缝隙腐蚀发生在金属结构表面的缝隙处，例如金属板之间的缝隙，金属板与非金属板之间的缝隙，或金属宏观裂纹缝隙。如果腐蚀介质是水，则水会溶解空气中的氧，在缝隙外的水，氧浓度高。而缝隙内的水氧含量低。由于缝隙内外电解液浓度不一样，就使得这两个区域出现电位差，形成所谓“浓差电池”。 4.晶间腐蚀 晶间腐蚀即是晶界及晶界附近组织与晶体之间通过微电池的形成发生的电化学腐蚀。晶间腐蚀发生后，金属的力学性能下降。腐蚀严重时，机件可能突然脆断，酿成事故。而且这种腐蚀具有隐蔽性，没有明显的宏观形貌特征。容易发生晶间腐蚀的材料主要有不锈钢、铝、镁合金及钛合金等。 5.氢损伤 大多数电化学腐蚀都会电离出氢离子，析出氢分子。氢的渗透与扩散能力极强，当它沿晶界进入金属内部以后，会产生氢脆效应。 6.腐蚀疲劳 承受低交变应力的金属机件，在腐蚀环境下发生的断裂破坏称为腐蚀疲劳或腐蚀疲劳断裂。腐蚀疲劳的寿命比机械疲劳寿命小得多。不具有抗腐蚀性的材料都可以发生腐蚀疲劳。 7.腐蚀磨损 腐蚀磨损是指在腐蚀性介质中工作的摩擦副受到腐蚀与摩擦的综合作用造成的表面破坏。腐蚀磨损的基本过程是：腐蚀介质侵蚀摩擦表面，形成腐蚀产物，在摩擦过程中腐蚀物脱落，露出新的金属表面，旋而又被迅速腐蚀，生成新的腐蚀层，如此反复，表层不断磨耗。在这一过程中，加速了磨损过程。 四、设备维修工程中的防腐技术 （一）表面覆盖防腐 在需要保护的零件表面覆盖金属层、非金属层、化学或电化学钝化层等，使金属表面与周围介质隔离，这就是表面覆盖防腐的原理。 1.表面覆盖金属层 通过电镀、热喷漆、热镀等方法，可以将抗腐蚀性较好的金属结合在需要保护的零件表面，形成抗腐的金属膜或金属层。 2.表面覆盖非金属层 常用的非金属保护层材料有油漆、塑料、橡胶、沥青、搪瓷、玻璃钢等。工艺方法有刷涂、喷涂、粘贴、压贴、缠绕等。 3.表面氧化与磷化 表层氧化又称为发蓝处理。表面发蓝处理与磷化是采用化学自理的方法使金属表面形成保护性氧化膜。 （二）缓蚀剂防腐 如果在腐蚀介质中加少量某些物质，就能消除或降低介质对金属的腐蚀作用，这些物质就叫做缓蚀剂。 1.无机缓蚀剂 无机缓蚀剂分为氧化型和非氧化型两种。氧化型缓蚀剂在介质中无氧存在时也能起缓蚀作用，如硝酸钠等；非氧化型缓蚀剂在介质中无氧时，就不能起缓蚀作用，如硅酸盐等。 2.有机缓蚀剂 有机缓蚀剂的保护机理是：使介质中的金属表面生成一层致密的钝化膜，从而阻止了介质对金属表面的腐蚀。 （三）电化学保护 在电化学腐蚀过程中，阳极金属表层出现阳离子而受到腐蚀，阴极吸收了充裕的电子而受到保护。 1.阴极保护 阴极保护是：使被保护对象成为阴极、外加一个阳极，从而达到保护的目的。这种方法广泛应用与各种地下金属管道、海水与淡水中的金属设备、工业冷凝器与交换器等。常用方法有两种：一是牺牲一个阳极的阴极保护，二是利用外加电流的阴极保护。 2.阳极保护 阳极保护是将金属设备或零件作为阳极，当阳极电位足够高时，需要保护的钢铁表面即生成均匀的保护膜，因而隔开了腐蚀介质。这一过程是钝化过程。 （四）防腐蚀结构 1）应防止电位差很大的金属零件相互接触，否则容易产生电化学腐蚀。例如，铝、镁合金不应和铜、钢等材料接触。当必须接触时，必须用绝缘材料隔开，隔断腐蚀电流。 2）钢结构中不应有积液、积尘结构，对不可避免的沟槽应有排泄孔，以随时清除腐蚀性介质。 3）尽量不用铆接结构、单面焊接结构和断续焊接结构，以防止缝隙腐蚀。 4）输送腐蚀性介质的管道应尽量防止流速、压力的突变，防止产生涡流，以防止产生局部腐蚀和气蚀。 5）某些防腐涂层如果容易破裂，不如不涂保护层，因为局部点腐蚀的危害甚于均匀而缓慢的全面腐蚀。 第五节 零件的畸变失效 机械零件在机械载荷或热载荷作用下发生影响零件功能的变形称为畸变。发生畸变的零件表现为体积增大（或缩小）、弯曲、翘曲等。当发生畸变的零件丧失了规定的功能时，就称为畸变失效。 一、弹性畸变失效 弹性畸变失效是在弹性范围内的失效，一般与零件的强度无关，是刚度问题。轴类零件弹性畸变失效时，会使轴上零件工作失常及支承过载；对箱体类零件而言，就会造成系统的振动。如果失效件的固有频率与载荷频率成整数倍数关系时，就会引起共振，是设备根本无法工作。 影响弹性畸变的主要因素有： （1）结构因素 零件截面的结构对其刚度影响最大。有时候，在一个焊接构件上增加几根加强肋，其刚度就尤为改观。对型钢来说，在材料截面积相等的情况下，工字钢刚度最大，槽钢次之，方形钢最次。如果载荷使扭转载荷，则环形截面优于实心截面。 （2）弹性模量的影响 材料的弹性模量越大，则抗弹性畸变的能力最强。 （3）温度的影响 在通常情况下，弹性变形量与温度成正比，因为温度升高时，弹性模量也随着降低，但温度过高时，材料屈服强度降低，在载荷作用下，材料会发生显著塑性变形。 二、塑性畸变失效 当零件在宏观上出现了明显的塑性畸变，并超过了允许值时，即为塑性畸变失效。 金属在发生弹性变形的过程中总是伴随着微小的塑性变形，并会积累下来。金属的另一种塑性畸变是在恒定应力的长期作用下连续不断地发生的，这种塑性畸变亦称为蠕变。蠕变又分为三种：①在结晶温度以下发生的蠕变——对数蠕变；②在再结晶温度区内发生的蠕变——回复蠕变；③在接近熔点温度时发生的蠕变——扩散蠕变。 温度、载荷、材质性能是影响塑性畸变失效的主要因素，除此之外，下列因素也不可忽视： （1）材质缺陷 材质缺陷主要是指因热处理不良造成的组织缺陷。 （2）设计不当 设计精度过低，对载荷估计不足，会造成接触副的干涉、偏载及过载现象。对温度估计过低，势必影响合理选材。 （3）使用维护不当 因使用维护不当造成的塑性畸变失效时有发生。操作失误会使主要零件严重过载。检修设备时，不合理的拆装方法、零件位置的装配错误、细长轴类零件不适当的存放方法都可能导致零件塑性畸变失效。 三、翘曲畸变失效 形状比较复杂的零件出现大小和方向都不均匀的变形、出现翘曲状外形，使形位精度丧失，这种情况称为翘曲畸变失效。 影响翘曲变形的因素有： （1）温度变化的不均匀性 这包括两个方面，一是零件或构件在热处理时，各部位不均的升温过程与降温过程，会使内部产生不均匀的残余应力、热应力或相变应力，导致原有的应力平衡状态破坏，零件翘曲；二是零件在工作过程中或局部焊修过程中，各部位的温升出现差异时，局部应力发生改变，打破了零件内部原有应力系统的平衡而导致翘曲变形。 （2）零件结构的复杂性 零件断面形状越复杂，断面尺寸变化越大，发生翘曲变形的趋势就越强，在加工和热处理过程中越难以控制。 （3）设备安装不良 机械设备在安装时，如果基础不平，各支撑点的支撑力不合理、地脚螺栓紧固不均匀，就相当于机身增加了额外载荷，会使支撑件不均匀蠕变而翘曲。 四、畸变失效分析 下面以某液压系统中柱塞阀发生卡死失效为例，工程技术人员的分析过程如下： （1）分析的目标 找出柱塞运动受阻的原因，并提出对策以保证系统正常工作。 （2）失效件失效状态调查 正常件应是中间阀柱与阀体孔为第一种间隙配合，但失效阀已丧失相对滑动的可能。卸开后测得阀体孔已为负公差，阀柱正常，但两圆柱表面稍有擦痕，可见阀体柱孔已发生塑性畸变。 （3）显微组织对比分析 取失效阀体内孔处组织与正常工作阀体内孔处组织作金相试样对比分析。正常阀体渗碳层的显微组织是清晰的马氏体，其间有少量分散的奥氏体，而失效阀体的渗碳层组织含有相当多的残余奥氏体，特别是在近表面处更多。 （4）结论 在失效件表层具有不稳定的残余奥氏体数量相当多。在阀柱高压接触和卸压过程中，残余奥氏体转变为马氏体。在残余奥氏体转变为马氏体过程，体积增大造成圆柱的孔尺寸畸变乃至孔变小为负公差并引起柱塞被紧挤而不能正常工作。至于残余奥氏体过多则是由于失效件渗碳时，碳势调的太高所造成的。 （5）对策 改变渗碳气体的成分，控制渗碳零件在热处理时不要保留过量的奥氏体。反馈试验证明对策是正确的 第二章 设备的使用与维护 第一节 设备的使用 设备在使用过程中，由于受到各种力的作用和环境条件、使用方法、工作规范、工作持续时间等因素的影响，其技术状态会发生变化而逐渐降低工作能力。想要控制这一时期的技术状态变化，延长设备工作能力下降的进程，最重要的措施就是要合理正确的使用设备。 一、合理安排生产任务 企业在安排生产任务时，必须注意到设备的结构、性能、精度、技术要求以及适用的工作范围，要使工件的工艺要求与设备的使用规范相适应。切勿大机小用，否则不仅浪费能源，而且还难以达到工件的工艺精度要求。同时，还要防止“精机粗做”，影响精密机床的寿命。严禁超载使用，否则，不但会降低设备寿命，甚至还会造成设备和人身事故。因此，要使设备充分发挥其应有的作用，以保证安全生产、文明操作，就应对设备合理地安排生产任务。 二、配备合格的设备操作人员 机械设备是科学技术的运用和体现，随着设备日益现代化，其结构原理也日益复杂，要求具有一定文化水平和技术熟练的工人来掌握使用。 企业应对操作运行人员进行技术培训和岗位职务培训。技术培训的目的在于使操作运行人员具有必要的文化技术素质，是一种基础培训。岗位职务培训是针对一定的设备、产品和生产条件进行专门训练，使操作人员熟知设备的结构、性能、原理、使用维护方法。 三、设备操作的基本功培训 1.对设备使用者的“三好”要求 （1）管好设备 操作者应负责保养和管理好自己使用的设备，未经领导同意，不准其他人上机操作使用。 （2）用好设备 严格贯彻操作维护规程和工艺规程，严禁超负荷使用设备，杜绝不文明操作。 （3）修好设备 设备操作工人要配合维修工人修理设备，及时排除设备故障，按计划交修设备。 2.对操作工人基本功的“四会”要求 （1）会使用 操作者应先学习设备操作维护规程，熟悉设备性能、结构、传动原理，弄懂加工工艺和刀装工具，正确使用设备。 （2）会维护 学习和执行设备维护、润滑规定，上班加油，下班清扫，经常保持设备内外清洁、完好。 （3）会检查 了解自己所用设备的结构、性能及易损零件部位，熟悉日常点检、掌握检查的项目、标准和方法，并能按规定的要求进行日常点检。 （4）会排除故障 熟悉所用设备特点，懂得拆装注意事项及鉴别设备正常与异常现象。会作一般的调整和简单故障的排除。 3.设备操作者的“五项纪律” 1）实行定人定机，凭操作证使用设备，遵守安全操作规程。 2）经常保持设备整洁，按规定加油，保证合理润滑。 3）遵守交接班制度，设备本班使用情况，应记录在案禀报下一班操作人员。 4）管好工具、附件，不得遗失。 5）发现异常应立即停车检查，自己不能解决的问题要及时通知有关人员检查处理。 四、建立健全的设备使用管理规章制度 设备使用管理规章制度，主要包括设备使用规程、设备维护规程、操作人员岗位责任制，交接班制度和操作工巡回检查制度等。正确地、严格地执行这些规章制度，是合理使用设备的重要措施。设备管理人员应该在规章制度的制订、完善，以及执行情况的落实方面多下工夫。 第二节 延长机械的使用寿命的方法 同一种型号的工程机械，由于设计水平，制造质量，使用环境以及使用维修单位的技术和管理水平各不相同，其使用寿命会有很大的差别。因此，工程机械的研究，设计，制造，安装直至运行，保养和维修全过程，都有责任为延长机械的寿命作出贡献。 一、优秀的设计是延长机械使用寿命的首要环节 优秀的设计是延长机械使用寿命的首要环节。日本提出“设计立业”，遂使日本产品经久耐用，行销全球。在我国的铁路施工现场，主力设备许多是日本产品，根据人体工程学设计的座椅、操纵台、环保型的低噪声发动机，我睛赏心悦目的流线型驾驶室等深受使用都欢迎。 要日本日立建机，卡特彼勒-三菱，小松，神户制钢等厂商的设计资料介绍，延长机械使用寿命的主要设计方法是推行可行性设计的维修设计。日本新卡特彼勒—三菱公司运用负荷分析方法，准确地分析了推土机等施工现场受力部件的应力分析，提出了延长机件寿命的设计(长寿设计)，即：①降低面压(机件表面的接触应力)，如用螺旋齿代替渐开线齿轮，使重迭系数增大。②分散负荷，如采用三角形必带行走系代替常远见的履带行走系，将驱动轮从常规的触地式移至三角形顶部，与地面脱离接触，使驱动轮从承受的冲击负荷，作业负荷大同度减小。③减少热量，如采用湿式离合器，湿式制动器等，以减少磨擦热。设计时努力改善机械的维修性是延长寿命的有力措施。维修性的定义为：“对系统、设备、机件进行维修的难易程度或性质”。部件或整机的使用寿命和其维修性的好坏有很大关系。 日本建机生产厂家认为，如果机械维修性好，易于维修，能够采用“低成本的快速修理”，可使机件经常处于良好的技术状态，一旦出了故障，由于可以低成本快速修理，无需更换新件或新机，这实际上就延长了机械的使用寿命。所以在设计新机时，必须设法提高其维修性，其主要原则有：①拆装简单化。如采用ops管接头(o形密封圈接头)，分离式链轨节、翻转式驾驶室或发动机罩，间隙可调的铰接结构等。②部件组合化。将零部件设计成便于拆装的组件，如cat d9l推土机，由于采用了部件组合化设计，比cat d9h推土机的部件拆装时间减少了60%-75%。③加油集中化。如小松公司生产的大型推土机，将变速器，变矩器等部件的加油口(含油过滤器)、测压点集中布置在一处，驾驶员站在地面就可以同时向上述部件加油和检查油压，免去了爬上爬下的劳累，有利于确保润滑按期进行和防止遗漏。④检查监控化。运用电子和微要技术，对油量，油温，轴温，水温，振动及负荷进行监控，防故障于未然。⑤延长润滑周期。如采用双过滤器使油不易老化；对轻负荷，活动不频繁的杆系铰接部采用含油轴承，实现无油润滑；采用密封润滑式履带等来减少油的老化，泄漏，即延长了润滑周期，减少了维修作业量，又可确保机件处于良好的润滑状态。⑥易损件通用化，对常用的易损件，尽量采用通用件，以减少备件储备，方便备用件采购。⑦随机工具完备。在设计随机工具时应考虑周全。便于驾驶员进行日常维护修理。⑧尽可能从设计上减少维修项目，逐步实现无维修设计。采用新材料是延长机械寿命的有效措施，近年来，材料科学发展迅速，大量高强度，耐磨，抗振和抗冲击的新材实不断地出现，在设计新机时应根据机械性能与工况选用相适应的新材料，以延长其使用寿命。 ??? 二、提高机械产品的质量使之经久耐用 为了提高机械的质量，使之经久耐用，各生产厂家都有自已的质量保证体系，和检测手段。有些施工机械主机与总成件质量较好。但外协厂家生产的机械附件质量不好，致使整机经常出现故障，如有一种装载机仅仅是由于主操纵阀安全密封圈质量不过关，需经常更换，增加了维修工作量。所以，主机厂应严格按验收规范外协件，不合格的外协件不准装机。 ??? 三、正确合理使用是延长施工机械的寿命的关键 为了延长施工机械的寿命，在使用方面必须坚持实行“二定三包”制度(定人、定机、包使用、包保管、包保养)，机械操作人员要做到“三懂”(懂构造、懂原理、懂性能)，“四会”(会使用、会保养、会检查、会排除故障)，正确使用机械，严格执行安全技术操作规程，并对机械设备实行目标成本管理，将操作者经济效益与机械使用费(如燃料电力费，维修费，保养费，工具费等)挂钩，并加强对机管人员的职业道德教育与培训。这里需要特别指出的一个常被忽视的问题，即环境因柴素对使用机械的影响。施工机械大部分是露天作业，作业地点经常变动所以其性能受到作业场地的温度，氯压，污染，路况及天气等因素的影响很大。不少施工单位由于忽视了环境因素对使用机械的影响，未采取相应的保护性或适应性措施，致使机械使用性能降低，使用寿命缩短，甚至酿成事故。如果在施工现场采取有效措施，如经常使施工便道保持平整，及时养护；雨天将便道上的水坑及时填平，晴天经常洒水，减少灰尘；修施工便道时因地制宜地减少坡度等，都对延长机械寿命有利。 ??? 四、实行定期保养 对机械实行定期保养是延长机械寿命的关键。铁路施工单位对机械的保养有很多的明确规定，但是不少施工单位对机械的保养有很多的明确规定，但是不少施工单位一到工期紧，任务重时往往忽视保养工作，认为机械在政运行，没有故障，无需停下来进行保养。因为保养能消除机械隐患，若不及时保养，往往会使机械设备出现大的故障，甚至发生事故。这样既增加维修费用，又耽误工程工期。 ??? 五、掌握正确的机械维修的方法有效地延长使用寿命 维修工作是延长机械设备使用寿命的重要环节，采用合理的维修方法可以有效地延长工程机械的使用寿命。 据日本的统计资料，采用状态监测，按南非修理的维修方式，每年的维修费可以减少25%—50%，故障发生率减少75%，并可延长机械使用寿命，铁二局检测中心每年到工地对大型进口机械进行状态检测，取得了良好的效果，使维修费下降了10%—30%，修理量减少了47%，机械完好率上升，使用寿命增长。日本建机厂提出的“低成本快速修理法”也是延长机械或零件使用寿命的有效方法。 实施此法，除了机械设计时采用维修性设计，提高机械的维修性外，在维修实践上还可采用下列方法：①零件换位，施工机械上的许多零件，如推土机，挖掘机的履带销，柴油朵缸套等，在运行中往往承受单向负荷，从而造成不均衡的磨损，如果适时地更换受到有均衡负荷零件的位置，使它们的磨损均衡，则可延长其使作寿命。一台t-320推土机采用康明斯nt-855发动机缸套，每半年太要因穴蚀而更换，后来在气缸套运行一段时间后转动90o安装，便有效地延长了使用寿命。②刷镀与胶粘修复，在施工现场运用刷镀胶粘修复工艺，也可以快速低成本地修复失效零件。 随着维修技术的进步，可延长机械零件使用寿命的先进修复工艺大量出现，如耐磨堆焊，喷涂金刚石—镍镀层，磁性电镀，激光电镀等。施工单位因条件所限，不能一一使用，但可与地方大型生产企业合作，合理利用先时修复工艺，以延长机械使用寿命。 ??? 六、其它 上面讨论的都是延长机械物理寿命的方法，实际上，机械的寿命还有经济寿命和技术寿命之分。经济寿命是从经济的角度盾机械最合理的使用期限，具体的说就是指能使机械的年平均使用成本(由机械购置费的年分摊额和机械的年运行费用两部分组成)最低的年数。技术寿命是从技术析角度看机械最合理的使用期限，具体的说是指从机械开始使用到因技术落后而被淘汰所持续的时间，它与技术进步的速度有关，而志机械的运转时间无关。机械的使用寿命并不是越长越好，不恰当的延长机械的使用寿命有时反而会造成经济损失，甚至阻碍技术进步，只有适时地更换机械，才能促时技术进步，加速经济增长，节维IM电竞 IM电竞app能源，提高经济效益。 第三节 润滑保养 润滑油的变质，是造成机器磨损的重要原因 ： 每一部机械设备,都须数拾万元或数百万元, 漏油磨损是机械工业之普遍问题，主要是工厂管理者不知润滑油,何时会变质需要更换，变质机油一直在使用才造成。 一般发动机油可能使用200-300小时就变质失效。 一般工业润滑油，可能用了3-6个月就变质，但工厂不知6-12个月后润滑油已经变质失效，尚在使用造成磨损金属零件、腐化、硬化密封片造成漏油，操作不顺、效率降低 (因油没有润滑度，易起泡沫、乳化、黏度丧失…等)。 一、润滑油检测的传统方法 (一)辨色法 取出少量机油盛在无色透明的容器内，观察其颜色。正常的为棕色和蓝黑色。若呈乳黄色，则表明机油中掺入了柴油或水分，应及时更换。若呈深黑色，则表明机油已经变质，必须及时更换。 (二)油斑法 将待查机油搅匀后滴在白纸上(最好是滤纸)，形成油斑，油斑从中心向外经过大约2～3个小时的逐渐扩散，形成三个同心圆环。根据这三个区域的颜色、宽窄和形态就可以辨别机油的状态。 (三)、捻磨法 从油低壳中取出少许机油，涂在手指上，用手指和拇指捻磨。如果感到油中有杂质或像水一样无粘稠感，甚至发涩或有酸味，机油已经变质。如果捻磨后在手指上能见到细小闪亮的金属磨削，则说明发动机存在比较严重的磨损部位，同时也说明机油必须立刻更换。 级别 油斑形态 鉴别 判断 1 核心区与扩散区光亮无色或颜色很浅，无沉淀圈 新机油或使用时间很短 新油 2 核心区与扩散区界限分明，扩散区很宽，氧化环明亮 油品使用时间不长，污染程度较重 良好 3 核心区暗黑，扩散区分明，氧化环明亮 油品使用较久，污染程度较重，沉积物较多 一般 4 核心区深黑，扩散区变窄，氧化环浅黄 油品使用时间长，污染程度重，沉积物多 较差 油品在系统工作中所产生的不良杂质数量是不允许无限度增加的，当达到一定程度以后，就不能满足系统对油品的要求了，于是这种油就成为报废油，需要加以更换。若不更换，继续使用，便会加快运动零件的磨损，并使系统产生故障，而降低设备的使用寿命。 二、油品的报废判断 如何判定油品是否应该报废，这是个较为复杂的问题，因为使用条件的不同，各种机械设备对油的要求的不同，需要结合实际使用情况而定。这里仅列出一般的指标作为判定成为报废油的标准，以供参考。 （一）油品判定为废油的指标 1、机械杂质含量 超过2%以上 2、含水量 超过2.5%以上 3、酸值（mgkoh/g） 超过1.5%以上 4、粘度增大 超过规定25%时 5、炭渣值 超过2%以上 6、灰分 超过0.2%以上 7、含燃料油量 超过10%以上 三、传统润滑油检测方法的不足之处 虽然有国家标准来决定润滑油是否更换，但大多数维修人员换油主要还是根据使用时间(厂家规定)以及润滑油颜色和粘度来判断。实际上，上述几种方法都有不合理之处。比如根据颜色进行判断，某些品牌新润滑油就呈现黑色，有些润滑油加入清净分散剂过多也可能变黑，而此时润滑油却没失效，对经验不足的人可能引起误判。 长久以来，工业机械操作师傅都是用手摸、目视或感觉来决定其机械、发动机使用的液压油、齿轮油、机油、空压机油是否变质，有没有油膜润滑度、保护功效和工作效率。事实上，用这些传统方法，完全是师傅个人经验，是否正确值得工厂管理者深思讨论。 在长期访问了数拾家国内运输公司，油压冲压机工厂、射出成型机工厂及沙石、矿山破碎机工厂，我们发觉这些行业的管理者、工程师及操作师傅几乎百分之80都不了解其机械、发动机润滑油使用规范及技术资料，为何指定使用，某一api、 sae或din等级的润滑油而不用其它等级油的意义在那里？这些等级的差异在那里？当机械、发动机使用了多少小时或多少哩程后，这些润滑油会变成什幺特性？是否还在api、sae、din或机械、引擎生产工厂建议规范的品质认可范围内？ 在这长期的访问里，我们发现了大多数的机械都在漏油，大多数机械、发动机磨损严重功效不佳、操作不良，我们抽验了一些尚在机械引擎使用中的润滑油，发现很多磨损已超过api、sae、din或生产工厂所规定的数据，润滑油已乳化、氧化变质、黏度丧失、杂质过多、密封胶片已腐蚀硬化或龟裂等，但管理者、工程师及操作者都完全不知继续使用，严重加速了机器设备的磨损，增加了机器设备的维修费用，降低了生产率。 四、专业、科学的润滑油检测方法 api美国润滑油协会最新科技c.l.s测试检验润滑油,能正确追踪机械内部铁、铜、铝、铬、钛合金、硅等各种金属磨损量油质tbn含量,黏度变化。是保护机械设备,延长机械寿命的新工业管理方法。 长期科技测试c.l.s检验追踪润滑油质变化,可减少维修费用,提高生产,降低更新设备费用及减少人工开销。每部机械,每年只是增加 500元成本,但却能使机械延长2-4倍使用期限,反而可以节省数拾万元的更新费用。 定期对废油进行检测分析，能够发现导致磨损的原因，磨损的地点及形式。掌握了这些信息能更有效地降低设备的折旧率，减少维修开支，降低润滑支出，延长设备的寿限。 在中国大陆地区，整个润滑油市场极不规范的环境中，很多工厂被油品供应商误导，造成机械润滑性能不足，增加维修等费用，因此需要对使用的润滑油进行检测分析，以便更好的掌握机械的运转情况，这就是 c.l.s检测服务。 c.l.s检测过程 对油的分析—在油中找问题。 我们用最先进的实验室把你的油试样结果连接在维修数据库里。我们将用一套综合实验方法来预测磨损量、污染物、乳化、氧化程度，快速提供信息和维修建议： 1． 检验出金属铁、铝、铜、络、锡和硅磨损量, 2． 风沙灰尘污染分析，高温操作造成氧化物沉淀物分析 3． 水份、冷却剂污染造成油的乳化和腐蚀金属量分析 4． 高压高负载操作和燃料稀释污染，造成油的粘度变化分析 5． 检测引擎油tbn,在燃烧氧化过程中，中和酸形成的能力和烟灰产生量。（低的tbn导致磨损量加大并且缩短引擎寿命）。 clstm参考手册 紧 急 通 知 极 限！ （红色警告极限） 当检测发现: 油内含污染物和防冻剂、粘度变化在sae两个等级、金属磨损和污染 （ppm）超过以下标准, 润滑油将严重损坏机械设备！ 项目 铁 铝 铜 络 锡 铅 镍 硅 钠 钾 液压系统 50 30 50 15 15 15 15 35 175 175 往复移动空压机 150 70 90 40 24 24 24 48 － － 螺杆型空压机 52 52 132 40 38 24 24 80 － － 齿轮箱、手动变速箱和行星轮系 400 50 200 20 15 25 25 85 n/a n/a 柴油引擎 150 75 100 40 35 75 75 75 175 175 汽油引擎 350 100 100 50 35 75 75 75 175 175 天然气引擎 100 35 50 20 20 75 75 50 175 175 卡特比勒、小松自动变速器 400 12 700 20 25 25 25 60 175 175 其它自动变速箱 300 25 300 20 25 25 25 50 175 175 差速器和主传动 500 75 200 20 30 30 30 85 n/a n/a 支撑轴承 100 n/a 600 n/a n/a 25 25 85 n/a n/a 六、设备润滑的作用 （一）冷却散热 摩擦表面的长时期摩擦会导致摩擦表面发热，若没有冷却势必IM电竞 IM电竞app烧坏橡胶密封圈、轴瓦等机械零件。采用适当的润滑方式就可以带走热量，起到有效的冷却作用。 （二）密封和保护 润滑油和润滑脂能够隔离潮湿空气中的水分、氧和有害物质的侵蚀，这对于腐蚀磨损比较突出的冶炼厂设备尤为重要。对于动力机械的气缸与活塞，润滑油既能起到润滑减磨的作用，而且还有增强密封的效果，使其在工作中不漏气，提高工作效率。 （三）洗涤污垢 摩擦副在运动时产生的磨粒或外来的杂质、尘沙等，都会加速摩擦表面的磨损。强制的液体循环润滑可以将摩擦表面的磨粒带走，从而减少或避免磨粒磨损。 （四）、减少磨损 润滑的基本作用是通过产生润滑膜，避免或减少两运动件之间的摩擦，降低零件的磨损消耗。 七、润滑管理的基本要求 1）建立健全的润滑管理组织和规章制度 2）编制设备润滑技术资料 3）编制设备系统中各台设备的清洗油计划 4）润滑状态的日常检查 5）润滑事故的处理 6）废油脂的回收和再生利用 7）新的润滑剂和润滑技术的学习和推广 我国普遍实行的“五定、三过滤”管理制度，要求润滑工作要定员、定质、定量、定期、定人。 参考文献 1.徐炳师主编，表面工程与维修，机械工业出版社，1996 2.吴连生主编， 失效分析技术，四川科学技术出版社，1985 3.美国金属学会编，金属手册第八版，失效分析与预防，机械工业出版社，1986 4.屈梁生主编，机械故障诊断学，上海科学技术出版社，1986 5.李新和主编，机械设备维修工程学，机械工业出版社，2010 6.陈则钧主编，机点设备故障诊断与维修技术，高等教育出版社，2008 7.沈永刚主编，现代设备管理，机械工业出版社，2008

　　IM电竞 IM电竞平台

　　IM电竞 IM电竞平台

　　GB T 32610-2016_日常防护型口罩技术规范_高清版_可检索.pdf

　　IM电竞 IM电竞平台