汽车零部件失效分析

汽车零部件失效分析

1汪国芳2陈杰3林智4蔡海波5杨宗榜

浙江长江汽车电子有限公司 省市：浙江省温州市  325000

摘要：随着我国汽车制造行业的不断发展，各类新型汽车不断普及，机械设备故障也随之而来，汽车的安全和稳定也成了人们关注的重点话题。基于此，本文针对汽车零部件失效原因和磨损失效原因进行综合分析，为汽车制造行业对汽车进行设计和改造提供参考，使确保汽车零件的使用安全，有效预防汽车安全事故的发生。

关键词：汽车零部件；失效分析；模式

汽车零部件的稳定运行是保障汽车行驶安全的前提，社会各界人士对汽车使用安全和可靠性的关注度提高，因此需要对汽车零部件失效原因进行分析，通过分析结果改善汽车零部件制造技术和工艺，强化汽车结构设计，确保汽车零件的安全运行，保障汽车整体结构的安全和稳定。

一、汽车零部件失效的概述

（一）汽车零部件失效的概念

汽车零部件的失效是指零件的性能与设计预期不符，从而影响汽车的整体性能，影响汽车的使用，零部件失效会使零件的原本性能丧失，各项功能逐渐下降，零件出现大面积损伤等，如果长期使用受到损坏的零件，汽车的使用安全将难以得到保障。由于零件的长期使用，其自身性能将会出现变化，因此需要对零部件性能的变化过程进行分析，掌握零部件变化过程中性能的变化情况，并制定切实可行的维护方案，维护零部件的整体性能，有效改善零部件性能失效对汽车运行的影响，这种方法也能够有效强化汽车的技术水平，确保零件生产和制造的整体质量，有效预防因零件失效而造成的汽车安全事故。因此工作人员需要对汽车零件失效问题进行综合分析，掌握造成零件失效的主要原因，制定切实可行的零件维护计划，并应用在实际工作当中，保障零件自身作用，为汽车行业发展提供助力。

（二）汽车零部件失效的分类

根据失效模式对汽车零部件进行分类，可以分为五大类。第一类是磨损，主要包括粘着磨损、表面疲劳磨损、磨料磨损、微动磨损、腐蚀磨损，如齿轮表面和滚动轴承便面的麻点、曲轴“抱轴”等。第二类是疲劳断裂，包括低应力高周疲劳、高应力低疲劳周疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳，如齿轮轮齿折断、曲轴断裂等。第三类是腐蚀，包括化学腐蚀、穴蚀、电化学腐蚀，如湿式汽缸套外壁麻点。第四类是变形，包括过量弹性变形、过量塑性变形和蠕变，如曲轴弯曲、基础件变形等。第五类是老化，如橡胶轮胎、塑料器件龟裂、变硬等。失效模式是研究汽车零部件失效的关键，同一个零件可能同时存在集中失效模式。

二、汽车零部件失效的原因

造成汽车零部件失效的原因主要分为三个方面，分别是设计，工作，使用维修三个方面，因此需要对汽车零部件失效的原因进行分析，制定与之相应的解决方案，强化零件自身的性能。

（一）设计制造方面的原因

从零件设计角度进行分析，如果其整体构造存在缺陷，将会失去设计的真正意义，零件的性能也会丧失，因此设计与制造也是导致零件失效的原因。比如，制造厂家在选择零件制造原材料时，需要对各项标准进行综合分析，我国国标规定的齿轮钢淬透性带宽为12HRC，美国与日本的规定分别为8和5HRC，这两项标准与外国汽车零件制造要求不符。从结构设计角度来看，轴的台阶处直角过渡、过小的圆角半径、尖锐的棱边等造成的应力集中处，这类问题的存在会使汽车结构中的零件受到损坏，从而影响零部件的整体性能，使汽车的运行失去安全保障，严重时甚至会造成人员伤亡。

（二）工作条件方面的原因

从零件工作方面进行分析，零件受到损坏以及工作环境因素都会使汽车零件出现失效问题，从零件实际工作环境来看，由于汽车零部件所处的环境、温度以及使用情况等因素的影响，都会使零部件出现一定程度的磨损，或者在热应力的作用下，引发热变形、膨胀等现象，从而使汽车零部件的性能丧失，影响汽车结构的整体运行。从零部件的受力情况来看，如齿轮轮齿根部所受的弯曲载荷及表面承受的接触载荷等，汽车零部件受到外部作用力会使零部件发生变形现象，从而导致零部件的整体性能丧失或者降低，影响汽车的使用安全。

（三）使用维修方面的原因

在使用维修方面，造成汽车零部件失效的原因主要包括使用与维修两个方面。从零部件使用的角度来看，如果车主没有对汽车进行定期保养和维修，将很难发现汽车结构中存在的问题，如果汽车长时间超负荷使用、不同零件之间的摩擦较大、长期在低温环境中启动汽车，这些问题都会使汽车零部件出现失效现象，导致零部件的整体性能发生变化。从汽车零部件维修角度来看，零件与与零件之间的互相磨损，没有对汽车进行定期维修和检查，在维修过程中破坏汽车零件，都会造成零件失效问题，会为汽车驾驶埋下安全隐患，引发汽车安全事故。

三、汽车零部件磨损失效模式

汽车行驶过程中，不同的零件会与汽车接触并产生运动，这项运动具有一定的阻碍作用，这个运动也是摩擦效应的主要展现形式，与不同零件的受力状态、材料结构组成以及硬件之间的摩擦存在密切联系。零件之间的互相磨损会零件架结构发生变化，造成零件性能丧失，进而造成零件失效现象。但是零件磨损也存在一定的益处，比如，新购买的汽车与零件之间所产生的磨损，能够使不同零件之间的磨合效果更好，强化零件的使用性能。根据零件表面特性对零件的实际磨损进行划分，最具典型的代表是粘着和磨料磨损，其他类型的磨损通常会在特定情况下发生。根据相关调查数据显示，汽车零部件失效或者报废超过3/4都与磨损有关，因此，本文针对汽车零部件的磨损失效模式进行重点分析，以期为汽车零件设计和制造提供参考，强化汽车的实用性能和质量。

（一）粘着磨损

由于零件金属表面的负荷过大，摩擦时温度升高，会破坏零件油膜，在零件摩擦的作用下出现粘附现象，使得零件上的金属其他零件表面上，从而引发磨损现象。材料本身的特性，零部件表面的粗糙程度，零件之间的润滑等多种因素都是产生黏着磨损的主要原因，比如，结合润滑油的应用来看，在保障润滑油使用数量充足的情况下，同时需要确保润滑油本身的黏度和零件工作温度，这时能使润滑油在零件表面形成具有保护作用的氧化膜，使汽车零部件的使用期限得以延长。零件之间摩擦所产生的热量是造成粘着磨损的根本因素，因此需要采取有效方法控制摩擦位置的温度，通过摩擦位置温度的有效控制，降低磨损实际情况。同时也应当重视零件材料选择，制作零件的材料应当具备较强的是稳定性。对于摩擦位置的整体结构和尺寸，也可以通过相关方法进行改善，有效预防零件失效现象产生。

（二）磨料磨损

汽车零件之间存在颗粒物或者其他物质，将会在零件运动时产生摩擦作用，进而引发零件磨损问题，磨料包括尘土、杂质等。根据零件磨损种类来看，磨料磨损主要占磨损总损耗的一半，是零件失效最为显著的磨损形式。零件互相摩擦之后的擦痕是最为显著的磨损现象，尘土和灰尘也是引发零件出现磨料磨损的因素，因此需要重视滤清器的清理，确保滤清器的干净整洁，强化滤清器的清洁功能，使零件硬度得以强化，确保零件自身的耐磨性能良好。当零件硬度是磨料硬度的1.3倍时，这时零件的磨损程度最小，零件磨损程度与磨料大小成正比，由此可见，零件原材料的选择对于控制磨料磨损具有重要意义，能够有效预防零件失效问题产生，使零件的各项性能得到充分发挥，保证汽车的使用安全和稳定性。

（三）疲劳磨损

疲劳磨损可以分为两大类，首先是非扩展性磨损，这类磨损主要是在压力的长期作用下，使零件表面出现麻点，随着二者之间接触面积的逐渐减少，麻点也会随之消失。其次是扩展性磨损，这类磨损的主要原因是零件制造材料较差，缺乏良好的塑性，在各种压力作用下，会使零件表面出现裂痕，随着零件转变金属的脱落，零件表面会逐渐出现麻点或者其他痕迹，这种磨损所造成的零件失效可分为两个阶段，第一阶段是裂纹的增加，零件自身性能逐渐下降，第二阶段是随着裂纹的延伸和发展，零件自身性能逐步丧失，直至完全失效。因此需要结合零部件磨损的实际情况进行分析，制定与之相应的解决措施，有效降低零部件之间的磨损，强化零部件的使用性能，使零部件的运行能够得到稳定保障，有效避免因汽车零件失去原本功能而造成的交通安全事故，为人们的汽车使用提供安全保障。

结束语：

综上所述，汽车制造与零件生产的不断发展，各类新型工艺、技术和材料被应用在汽车制造当中，使得人们对汽车使用性能的关注度逐渐提升。因此需要对零部件的使用性能及失效情况进行分析，而磨损是造成汽车零部件失效的主要原因，因此需要对汽车零部件磨损进行重点分析，掌握磨损所产生的消极影响，并对零部件的设计进行优化，以此来保障零部件的使用性能，确保汽车的使用安全，推动汽车行业的长远发展。

参考文献：

[1]刘向阳,韩友国,徐承付,等.基于威布尔分布的汽车零部件可靠性分析[J].汽车零部件,2022(9):40-43.

[2]李健.机械外载下新能源汽车高压线束失效风险分析[J].时代农机,2020,47(6):65-66.

[3]廉蓉,叶军,郑志强.某商用车车架总成零部件失效故障分析[J].汽车实用技术,2020(17):61-63.