任务1.4　检查已拆卸零件

任务描述

检查已拆卸零件的目的是了解零件的状态，确认机械设备故障，结合零件使用的工况条件，分析零件失效的原因，为制定合理的修理方案和使用、维护保养方案奠定基础。

任务分析

机械零件失效有时是由于正常的原因引起的，有时却是由于非正常的原因造成的。因此，对已拆卸零件进行检查，确定其失效形式及原因，为制定有针对性的修理方案奠定了一定的基础。

知识准备

1.机械零件的失效形式

1）过量变形失效

许多零件在具体服役条件下完成规定的功能。例如，为了确保炮筒每发炮弹在发射时弹道曲线（轨迹）一致，必须要求炮筒用钢在受了炮弹穿过时的应力和应变后能保持严格的弹性变形状态。如果发现炮弹的轨迹出现了严重的偏差，尽管炮筒没有断裂现象也可以认为炮筒已经产生了过量变形而失效。这类失效在机械零件的失效中占有相当部分的比例，如表1-2中所述的尾键的扭曲、紧固件的拉长、动力机械的蠕变以及弹性元件发生的永久性变形等。

2）断裂失效

断裂失效特别是脆性断裂失效在工程上是一个长期存在的问题，所谓断裂是固体在机械力、热、磁、声响、腐蚀等单独作用或联合作用下使物体本身连续性遭到破坏，从而发生局部开裂或分成几部分的现象。断裂失效包括一次加载断裂失效、环境介质引起的断裂失效和疲劳断裂失效。

3）表面损伤失效

表面损伤失效包括两方面的失效，即磨损失效和表面腐蚀失效。磨损失效形式主要有黏着磨损、颗粒磨损、微动磨损和塑性变形等；腐蚀失效形式主要有氧气腐蚀、液体腐蚀和电化学腐蚀等。

2.机械零件的失效分析

分析和研究机械设备结构及其零部件产生失效的原因，提出防止失效事故重复发生和提高产品寿命的措施是零件失效分析的主要任务。失效分析包括失效分析思维方法的研究和失效分析的实验技术。具体情况要根据设备的结构、使用环境和运行负荷等多种因素来分析，针对不同的失效形式，制定相应的解决措施。

任务实施

CAK3665数控车床Z轴丝杠副拆卸后检查

通过对已拆卸零件的清洗检查，可以清楚地看到电动机座内靠近压盖10029处轴承珠架760206已散落，电动机座内孔表面和丝杠轴颈处没有缺陷。进一步观察轴承珠架760206有明显朝压盖10029方向的滑移变形和圆周方向的磨损，经与维修人员和现场工作人员的讨论与确认，该轴承最初在拆卸时由于没有安装止推半环，从而承受了一次性过载载荷，使轴承外圈和内圈在轴向方向发生了滑移，轴承珠架发生了不可恢复的残余变形。事后经校正，旋转试验无误后装配使用。在初期并无大的异常现象，由于之前调紧过锁紧螺母，因此，在使用一段时间之后就出现了卡滞现象，但此时调松锁紧螺母也无济于事了。

这是一个典型的因拆装不当而导致过量变形的例子。由此例可以看出，检查已拆卸零件不能只停留在故障现象的表面，而应该通过现场调查、查找记录，结合具体的时间、位置和有关失效的基础知识，不断地总结经验，这才是一个合格维修人员圆满完成检修任务的必经之路。

知识拓展

1.机械零件的变形失效与分析

当一个结构或零件在外加载荷的作用下发生变形，会出现如下情况：不能承受规定的载荷；不能起到规定的作用；与其他零件的运转发生干扰时，零件则产生了变形失效。变形失效可以是弹性变形失效，也可以是塑性变形失效。

1）变形失效的特征

变形失效主要有3个特征，即体积发生变化、几何形状发生变化和配合性质改变。

2）变形失效的分析

变形失效通常被认为是一种原理相当简单的失效现象，而且也容易分析。因为从力学性能的角度出发，只有当外加应力超过材料的屈服应力后才会发生变形。然而，在实际工程中变形失效并不总是简单过载或使用了加工不当的零件所造成的，在进行零件的变形失效分析中必须注意以下几方面的分析：

（1）弹性变形失效分析。当一个零件没有明显的永久变形或涉及复杂的应力场时，必须考虑弹性变形失效，因为变形失效不仅包含一次性过载载荷，而且大部分零件在载荷的作用下将发生弹性弯曲。例如，一个曾用高弹性模量合金制成的零件突然改用低弹性模量合金制作，那么，在给定载荷条件下，零件的弯曲量将比用高弹性模量合金制造的要大。因此，这在车床主轴的刚度计算时尤为重要，因为材料弹性模量的高低反映该材料制造的零件在工作时的刚度条件。

（2）累积应变失效分析。当一零件在承受稳态载荷的同时，还承受与主动方向不同方向叠加的一个循环变化的载荷，循环载荷所产生的应变使零件的两端在每半周一次交替时发生超过屈服点的应变。塑性应变将随循环周次的增加而累积。这种累积将零件的总体尺寸沿稳态应力方向均匀地变化，最终将会导致韧性断裂或低应力疲劳断裂。

2.机械零件的断裂失效与分析

断裂是机械零件失效的主要形式之一，比弹塑性失效、磨损和腐蚀失效更具有危险性。断裂是材料或零件发生的一种失效现象，原理较复杂。在不同的力学、物理和化学环境下会有不同的断裂形式。例如，机械零件在循环应力作用下会发生疲劳断裂；在高温持久应力作用下会发生蠕变断裂；在腐蚀环境下会发生应力腐蚀或腐蚀疲劳。

1）断裂形式

在实际工程应用上常根据机械零件在断裂前的特征及在断裂前是否吸收能量将断裂分为脆性断裂和韧性断裂两大类。如在断裂前几乎不产生明显的宏观塑性变形，则断裂为脆性断裂；如断裂前产生明显的宏观塑性变形，则断裂为韧性断裂。

2）断裂失效分析

机械零件的断裂过程包括裂纹的萌生过程和裂纹的扩展过程两种。因此，当机械零件出现断裂后必然在其分离面上留下断裂的各种信息。这种对断裂信息的分析称为断口分析，对裂纹萌生和扩展的分析称为裂纹分析。断口分析和裂纹分析是机械零件失效分析中的两大基本类型。

3.磨损失效分析及预防措施

1）磨损失效的形式

磨损失效可按机理模式划分失效形式，也可按质量控制状况和按因果关系划分失效形式。下面只介绍黏着磨损、磨料磨损、冲刷磨损、腐蚀磨损和接触疲劳磨损等基本类型。

（1）黏着磨损是指两个金属表面在接触压应力的作用下相互滑动时所引起的金属材料的脱离或移动而造成的损伤。其过程为在高的局部压力下滑动，界面上的显微凸体或凹凸不平处黏结起来，随后，滑动力使结合处断裂，从一个表面上撕下金属，并把它转移到另一个表面上。这样，在一个表面上形成微小的凹坑，在另一个表面上则形成微小的凸起，在进一步的高的接触压应力作用下出现上述过程的进一步循环，从而造成进一步的损伤。

（2）磨料磨损是指一个表面同它的匹配表面上的坚硬凸起物或同相对磨损表面运动的硬粒子接触时造成的材料移动而引起的损伤。其过程为硬微粒（如磨屑）或硬凸起物可以陷入两个滑动表面之间，并磨削其中的一个或两个表面；或者被嵌在一个表面上去磨削另一个表面。

（3）冲刷磨损是指由于与含粒子的液体接触而造成材料损失所引起的损伤。其过程为在动态应力作用下的粒子，在金属表面和液体之间相对运动而造成损伤。

（4）腐蚀磨损是指一种以化学或由化学反应为主的磨损。因此，腐蚀磨损的过程为化学反应并产生腐蚀产物，继而腐蚀产物被机械作用去除，进一步产生化学反应，腐蚀产物再被机械作用去除，如此循环而产生材料损伤。也可能是由于机械作用形成微小的碎屑，随后再与环境起反应，而轻微或一定的化学反应会增强机械作用，从而造成损伤。

（5）接触疲劳磨损是指在高循环接触应力作用下，金属粒子从表面脱离下来，造成麻点或剥落的损伤过程。

2）预防零件失效的技术措施

（1）选择合理耐磨的材料能够提高设备的使用寿命。

（2）减小设备运行中的冲击力。

（3）及时检查和增加设备的润滑条件，使之形成液体摩擦状态。

（4）改善设备运行环境，降低环境温度。

（5）提高零件的加工精度和安装精度。

（6）提高设备的维修质量。