如何预防机械零件的疲劳失效？

概要

当机器零件因疲劳而发生故障时，可能会影响机器的正常工作，甚至引起故障。本文将具体介绍预防机械零件疲劳失效的方法。

在使用机器或设备时，我们需要意识到它们的部件会承受周期性或可变载荷，这些载荷可能会因疲劳而导致故障。这时，我们需要了解以下机械零件疲劳失效的原因以及设计过程中的预防措施。

疲劳失效可能由以下原因引起

(1) 存在内部不规则或不连续。

(2)零件加工过程本身造成的不规则。

(3)零件几何类型。这将影响裂纹传播的速度。

(4)环境影响：热疲劳和腐蚀疲劳。

(5)零件存在小裂纹也可能导致过早疲劳。裂缝的末端是张力积聚的地方，这会放大周期性或可变载荷的影响。周期性载荷会导致内部张力状态，这将使裂纹在其末端扩展，因为它位于张力最集中的那些点。因此，裂纹会越来越大，直到突然失效。

预防

1.首先要记住，机械零件的任何变化都是应力集中的特殊区域，会影响其机械疲劳强度。

2.零件的几何形状也会影响裂纹传播的速度。有利于出现应力集中区域、横截面变化、存在键槽、孔或内角的设计将使裂纹更快发展。

3.设计对疲劳失效也有重大影响。任何几何不连续性都充当应力集中点，并可能因疲劳而成为裂纹的起点。不连续性越尖锐，应力累积越严重。

4.避免结构不规则或修改设计，消除导致方形边缘的沿边缘的急剧变化将导致更高的疲劳强度。

5.零件的尺寸也有影响；增加它们的尺寸会导致较低的疲劳极限。

6.通过抛光提高表面光洁度，防止零件表面因切削而出现细小划痕或沟槽。

7.通过渗碳和渗氮工艺进行表面硬化，其中部件在高温下暴露于富含碳或氮的气氛中。该层通常有 1 毫米深，比核心材料更硬。

8. 波动或周期性压力是要记住的另一个方面。在发生故障之前，它们的载荷会作用大量循环，是材料疲劳强度中存在的主要参数之一。

9. 中间拉伸应力会恶化金属的疲劳相关性能，因为它会扩大裂纹。相反，压缩应力会改善它。

10.通过薄表面层上的残余压应力提高性能。总体效果是降低了裂纹形核和疲劳失效的概率。

在设计机器零件时，我们可以增加它们的疲劳强度，这样它们就不会因为高温或重载而轻易失效，从而影响机器的运行效果。如果您在看完以上内容后想了解更多与机械配件相关的信息，可以联系我们获取更详细的解决方案。

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