零件工况分析：提升产品品质的必要步骤

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：零件工况分析是热喷涂涂层获得成功应用的关键环节之一，也是热喷涂涂层设计的基础，要想获得经济、高效、高质量的涂层，首先必须对零部件的性能要求及工况条件进行准确的分析，为正确选择涂层材料和喷涂工艺提供依据。通过零部件工况条件的深入分析，可以了解可能引起零部件发生早期失效的关键因素，并有针对性地选择涂层材料和工艺对其进行表面处理，以大幅度延长零部件的使用寿命。

零件工况分析是热喷涂涂层获得成功应用的关键环节之一，也是热喷涂涂层设计的基础，要想获得经济、高效、高质量的涂层，首先必须对零部件的性能要求及工况条件进行准确的分析，为正确选择涂层材料和喷涂工艺提供依据。

根据失效分析理论，失效模式分析是失效分析的核心内容。失效模式是导致零部件失效的物理和（或）化学变化过程，在该过程中，零部件的尺寸、形状、状态或性能发生了变化，并由此引起整个机械产品的失效，如磨损失效、疲劳失效、腐蚀失效等。而决定零部件失效模式的主要因素包括零部件材料的性质和状态等内在因素和零部件工况条件等外在因素，其中引起零部件失效的外在因素，即应力、环境和时间等是失效的诱发因素。通过零部件工况条件的深入分析，可以了解可能引起零部件发生早期失效的关键因素，并有针对性地选择涂层材料和工艺对其进行表面处理，以大幅度延长零部件的使用寿命。

1.应力因素

力是零部件工作的条件。应力的种类、大小与状态的不同组合，是引起不同失效模式的重要或决定性因素。应力种类包括持久应力、交变应力、冲击应力、接触应力、摩擦应力、冲刷应力等。应力包括单纯的拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲等状态和复合作用的拉弯、压弯、弯扭、拉扭、拉剪、弯剪、扭剪等状态。应力因素可以单独诱发零部件产生失效，也可以与其他因素耦合在一起来诱发零部件产生失效。

2.环境因素

环境因素主要包括温度和介质两大因素。工作温度一般可分为低温、常温、中温、高温和超高温五类；工作介质包括气相（真空、特殊气体、乡村大气、城市大气、工业大气等）、液相（淡水、海水、油、酸、碱、液态金属等）、固相（接触、摩擦、冲刷等）及其相互之间的混合相等。环境因素与应力因素一样，既可以单独诱发零部件产生失效，也可以与其他因素耦合在一起来诱发零部件产生失效。

3.时间因素

时间不能作为独立因素来诱发失效产生，没有应力和环境因素的存在，时间因素就失去了意义。但是，当时间因素与应力因素和环境因素耦合在一起时，它就变成一个非常重要的因素。

上述各种不同的外界因素对零部件的失效起着各不相同的作用，从而产生不同的失效模式，各种主要失效模式与最主要、最典型的诱发因素之间的关系可参见相关失效分析资料。在进行热喷涂涂层设计时，要特别注重对零部件表面失效产生影响的因素进行重点分析，这些因素可能单独作用于零部件，也可能耦合作用于零部件，而在耦合作用下，对零部件的破坏作用要严重得多。例如，醋酸泵柱塞表面涂层，该涂层使用工况要求既耐磨损又耐腐蚀，如果不考虑醋酸腐蚀仅考虑提高耐磨性能，采用高速火焰喷涂WC-Co、Cr₃C₂-NiCr类涂层均能满足要求，但该类涂层在醋酸条件下的耐蚀性均被列为“不好”和“不推荐”涂层，因此，经综合考虑还是不能选用该喷涂材料及工艺来制备醋酸泵柱塞表面的耐磨涂层。

除了上述外在因素，零部件材料的性质和状态等内在因素也对零部件的失效有重要影响，因此在具体分析时，要把零部件工况条件与零部件性能要求以及不同基体材料与不同工艺、不同喷涂材料与不同喷涂工艺所制造的零部件性能结合起来，才有可能设计出高质量、满足使用寿命要求以及性价比合理的涂层。

零件工况分析：提升产品品质的必要步骤

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