失效分析的思路和诊断
失效分析思路方法和基本程序
第三章失效分析思路方法和基本程序• 3.1 失效分析的思想方法1.整体观念原则设备失效要考虑的对象不仅仅是设备，要把设备---环境—人当作一个系统来考虑a.失效构件与邻近非失效构件之间的关系b.失效构件与周围环境的关系c.失效构件与操作人的各种关系大胆设想可能与环境发生哪些问题，逐个列出失效因素，对照调查，检测，试验数据再逐个排除，特别是大型构件更要如此.2.从现象到本质的原则失效的表现是现象原因才是本质许多失效表现出一定的现象，如一个断口出现贝壳花样；又知道其承受交变载荷，就可认定失效类型是疲劳，但还要进一步弄清为什么会发生疲劳失效，找出原因才是本质。
3.动态原则位置机械产品对周围的环境相对运动变化之中条件设计参量和操作工艺指标只能是一个分析的参考量。
甚至存放在仓库的新产品也要认为在动态中。
内部受力条件会变化，外部温度、介质会变化，产品本身的某些因素也会变化。
4.两分法原则好的方面任何事物、事件一分为二不好的方面失效分析中对任何事物、事件都要一分为二，名牌、进口和质量好的产品也会失效，也会出现设计不当或材料问题。
5.立体原则客观事物在不同的时空范围内是变化的a.对同一设备在不同的服役阶段或不同的环境就会具有不同的性质。
b.同一工况条件构件的不同部位也会产生不同的失效模式失效分析要多方位综合考虑问题。
6.比较方法、历史方法、逻辑方法失效与已失效系统进行比较,依赖过去失效资料积累分析,分析比较综合归纳作出判断和推类。
3.2 相关性分析的思路及方法1.按失效零件制造全过程和使用条件进行分析（1）审查设计使用条件设计包括标准选用导致零件失效设计判据条件（估计不足）高应力区缺陷标准（选用不当）截面变化太陡判据（不准）倒角过小表面质量过低（2）材料分析选用不当热处理不合理成分不合格材料夹杂物超标导致失效产生组织不合要求材料各向异性冶金缺陷（3）加工制造缺陷铸造缺陷锻造缺陷焊接缺陷缺陷冷加工缺陷导致失效产生碰伤表面缺陷腐蚀表面缺陷装配不当缺陷（4）使用和维护情况分析超载超温超速问题频繁启动停车导致失效产生润滑问题冷却问题保养问题2.根据产品的失效形式及机械模式进行分析根据产品的失效表现形式进一步分析失效模式分析导致失效的内因和外因找出失效原因（后面详细讲解）3.“四M”分析思路及方法1）man人操作人员的情况分析工作态度责任心大小玩忽职守人主观臆断造成失效违章操作缺乏经验反映迟钝技术低能2）Media 环境产品使用状态下的环境情况分析载荷状态变化载荷大小变化载荷方向变化环境周围温度导致失效周围湿度周围尘埃腐蚀介质3）Machine 设备情况分析分析材料的选择结构设计加工制造水平造成失效安装水平运输保护措施4）Management 管理情况分析作业程序保护措施管理辅助工作造成失效使用工具维护保养3.3 系统工程的分析思路及方法▪ 1. 复杂系统▪除常规影响因素外▪还有人的因素和软件因素，用相关性及物理检测无法解决，必须采用系统工程来解决。
材料失效分析课程设计思路
材料失效分析课程设计思路一、课程目标知识目标：1. 学生能理解材料失效的基本概念，掌握材料失效的主要类型及特点；2. 学生能掌握材料失效分析的基本方法，如断口分析、金相分析等；3. 学生能了解材料失效预防及延寿措施，提高材料的使用寿命。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，对实际工程中的材料失效案例进行分析，并提出解决方案；2. 学生能通过小组合作，进行材料失效实验，提高实验操作能力和团队协作能力；3. 学生能运用现代信息技术，收集、整理材料失效相关资料，提高信息处理能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习材料失效分析，增强对工程问题的责任感，培养严谨的科学态度；2. 学生在探讨材料失效案例中，学会尊重事实，敢于质疑，培养批判性思维；3. 学生通过了解材料失效对社会经济发展的影响，提高环保意识和可持续发展观念。
本课程针对高中年级学生，结合物理、化学等学科知识，以实际工程案例为载体，引导学生掌握材料失效分析的基本原理和方法。
课程注重理论与实践相结合，培养学生解决实际问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使其在学习过程中形成正确的科学态度和价值观。
通过本课程的学习，为学生未来在材料科学、工程技术等领域的发展奠定基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 材料失效基本概念及类型- 失效定义及失效分析的意义；- 常见材料失效类型：断裂、腐蚀、磨损、疲劳等；- 各类失效特点及影响。
2. 材料失效分析方法- 断口分析：原理、方法及应用；- 金相分析：原理、方法及应用；- 其他失效分析方法：如光谱分析、电子探针等。
3. 材料失效预防及延寿措施- 材料选择与设计：依据工况选择合适材料，优化设计；- 表面处理技术：涂层、镀层、阳极氧化等；- 维护与监测：定期检查、预防性维护、在线监测等。
教学大纲安排如下：第1课时：导入及材料失效基本概念；第2课时：常见材料失效类型及特点；第3课时：断口分析与金相分析方法；第4课时：其他失效分析方法；第5课时：材料失效预防及延寿措施。
可靠性失效分析常见方法
可靠性失效分析常见方法本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March可靠性失效分析常见思路失效分析在生产建设中极其重要，失效分析的限期往往要求很短，分析结论要正确无误，改进措施要切实可行。
1 失效分析思路的内涵失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线，是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。
因此，失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应，自成思考体系，把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。
在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的，即一果多因，常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效，涉及面广，任务艰巨，更需要正确的失效分析思路，以最小代价来获取较科学合理的分析结论。
总之，掌握并运用正确的分析思路，才可能对失效事件有本质的认识，减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性，大大提高工作的效率和质量。
因此，失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分，而且是失效分析的灵魂。
失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程，结果和原因具有双重性，因此，失效分析可以从原因入手，也可以从结果入手，也可以从失效的某个过程入手，如“顺藤摸瓜”，即以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果“;顺藤找根”，即以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”，即从过程中的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”，即从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断其结果。
失效分析的流程
失效分析的流程
失效分析的流程主要包括以下步骤：
1. 故障现象记录：详细记录失效产品的故障表现、使用环境和条件，初步判断失效模式。
2. 样品收集与预处理：获取失效产品或部件样本，进行必要的保护和清洗，确保后续分析不受干扰。
3. 外观检查与非破坏性测试：通过肉眼观察、光学显微镜检查、X射线透视等手段，寻找外部可见的缺陷及内部结构异常。
4. 破坏性分析：采用金相分析、化学成分分析、断口分析等方法，深入探究失效机理。
5. 功能测试与模拟实验：对样品进行电气性能测试、力学性能测试，并根据需要设计加速老化、应力测试等模拟实验，重现失效过程。
6. 数据分析与结论得出：综合所有测试结果，分析失效原因，确定责任方，并提出改进措施或预防对策。
7. 报告编写与反馈：整理失效分析报告，将结论反馈给相关部门，指导产品质量改进和工艺优化。
机械结构的失效分析与改进
机械结构的失效分析与改进随着工业的不断发展，机械结构的应用范围越来越广泛。
然而，由于不同工况和载荷的影响，机械结构的失效问题也随之而来。
本文将探讨机械结构的失效原因以及改进的方法，希望能够为相关领域的研究和工程实践提供一些思路和参考。
一、失效原因的分析机械结构的失效原因通常可以归纳为以下几个方面。
1.材料问题材料的选择直接影响了机械结构的强度和耐久性。
如果选用的材料强度不足或者存在质量问题，就容易导致机械结构的失效。
此外，材料的弹性模量、热膨胀系数等也会对结构的性能产生影响。
2.设计问题机械结构的设计不合理，如选用不适当的结构形式、尺寸设计不合理等都会导致失效。
此外，设计上考虑不周全或者存在疏漏也是常见的失效原因。
例如，机械结构在工作过程中由于受力分布不均匀而导致应力集中，进而导致疲劳破坏等。
3.制造问题制造过程中的技术问题也会导致机械结构的失效。
比如，焊接接头的质量不过关、加工精度不符合要求等，都可能导致强度不足或者结构失衡。
4.外界环境因素机械结构在使用过程中受到的环境因素也是导致失效的主要原因之一。
例如，腐蚀、震动、温度变化、湿度等都会直接或间接地对结构的性能产生影响。
二、改进方法的探索在机械结构失效的背后，我们需要深入分析失效原因的具体情况，并提出相应的改进方法，以提高机械结构的可靠性和工作效率。
1.材料选择与测试首先，我们应该仔细选择合适的材料，包括金属材料、聚合物材料等，以满足不同工况和载荷的要求。
随后，对材料进行必要的测试和分析，确保其质量和性能符合设计要求。
此外，注重材料的寿命和可维护性，以减少因材料老化而引起的失效。
2.优化设计通过合理设计，优化机械结构的形式和尺寸，减少应力集中区域，提高结构的强度和稳定性。
同时，考虑到工作条件的多样性，进行模拟分析和试验验证，确保设计方案的合理性和有效性。
3.改进制造工艺加强对制造过程的控制和管理，提高加工精度和质量稳定性。
特别是对于焊接接头等关键部位，应确保焊缝的质量和强度，避免因为制造问题导致的结构失效。
失效分析的思路和方法
4.用局部复合强化，克服零件上的薄弱环节，争取达到材料 的等强度设计。
克服失效措施的几个结合
在进行失效分析和提出克服失效的措施时，还应做到几个结 合
第四章 失效分析的思路和方法
4.1、失效分析的常规思路
失效分析的常规思路有三种思路： 1）以失效抗力指标为主线的失效分析思路 2）以制造过程为主线的失效分析思路 3）以零件或设备为类别的失效分析思路
1.以失效抗力为主线的失效分析思路
零件的失效是由于其失效抗力与服役条件这一对矛盾的 因素相互作用的结果，当零件的失效抗力不能胜任服役条 件时，便造成了零件失效。
零件的服役条件主要包括载荷和环境两方面的因素 。而零件的失效抗力指标一方面决定于材料因素如成分、 组织和状态等，一方面与零件的几何细节有关。
思路图
分析思路要点
1.对具体服役条件下的零件作具体分析，从中找出主要的失 效分析方式及主要失效抗力指标。
2.运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究 成果，深入分析各种失效现象的本质：主要失效抗力指标 与材料成分、组织和状态的关系，提出改进措施。
1.设计、选材和工艺相结合 2.结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合 3.宏观规律与微观机理相结合(断口与组织分析) 4.实验室规律性试验研究与生产考验相结合
2.以制造过程为主线的失效分析思路
任何零件都要经历设计、选材、热加工(铸锻焊)、冷加工、热处 理、精加工、装配等工序，如果业己已经确认零件失效纯属于制 造过程中的问题，则可对上述诸工序一一展开分析。找出失效分 析的原因，提出克服失效的措施。
零件失效分析3-失效分析思路、程序及基本技能
收集与失效有关的物质，如气氛、物料粉尘、飞溅 物、反应物，并注意机械划伤、污染吸附等痕迹；
残骸的重要关键性部位，供实验室分析用； 清理现场时将编号的无用残骸有秩序地堆放在避 风雨的地方暂存、备用；
调查、访问和背景资料的收集
装备的工作原理及运行技术数据和有关的规程、 标准； 设计的原始依据； 选材的依据； 使用材料的牌号、性能指标、质量保证书、供应 状态、验收记录、供应厂家、出厂时间等； 加工、制造、装配的技术文件；
初步判断： 材料化学成材料组织有缺陷 材质分析 力学性能分析 断口分析 显微组织分析 分析论证开裂原因
结论
建立具体的分析 思路和工作程序
举例：汽车轮毂紧固螺栓断裂事故分析 现场信息调查：汽车轮毂紧固螺栓是汽车上至关重 要的零件，如果该零件出现问题，轻则造成交通事 故，重则造成车毁人亡，后果严重。某厂生产的汽 车的左后轮紧固螺栓全部断裂，5个螺栓中有4个螺 栓断裂前出现弯曲和扭转， 1个螺栓被剪切，造成 了车祸，该厂紧急召回了废车对其事故进行分析。
2. 失效分析的程序与步骤
（九）性能检验 性能检验是与设计所对应的性能 试验，这种确定性能的试验通常是破坏性试验。在 不允许对失效件做破坏性取样时，可以用硬度试验 来推断其力学性能，如屈服强度等。 （十）失效分析 模拟失效原因，制作与失效件相 同的构件，使之在设计要求的真实工况下运行。这 是非常昂贵但却可信的试验，只有在特殊需要下才 做。
初步判断： 螺栓的力学性能不够
可能原因
结构和装配问题 材质分析（材料成分、显微组织） 力学性能分析（工况、紧固、强度） 建立具体的分析 思路和工作程序 断口分析（形貌） 分析论证开裂原因 结论
失效树分析（FTA法） 失效模式及效应分析（FMEA法） 系统工程分析法 管理失误与风险树分析（MORT法） 事件树分析（ETA法） …
失效分析
1、调查现场失效信息
• 调查现场失效信息是失效分析的第一步，它是
整个失效分析工作的基础，也是逻辑推理的必 要前提。 • 一般以机械失效现场为出发点，细致、客观、 全面、系统地观察、收集失效对象、失效现象、 失效环境等现场失效信息以获得真实、可靠的 感性材料。如：路况、行驶速度、载重、天气、 事故现场状况等。
• 根据调查情况、试验分析及模拟试验 结果，运用逻辑推理（归纳推理、演 绎推理、类比推理）综合分析失效的 原因。
6、改进措施及写出失效
分析报告
• 失效分析的最终目的是要针对失效原因，提 出改进和提高机械产品质量的各种措施，并 能够按这些措施进行试生产验证，然后写出 失效分析报告。
7、效果验证
• 对改进后的试验性小批产品装机进行实际运行考 验，如果运行正常，说明改进措施是切实可行的、 有效的。反之，必须及时调整试验方法，重新认 识失效过程，直至改进和提高产品质量为止。
3、塑性断裂
当工件所受的实际应力大于材料的屈服强 度时，将产生塑性变形，应力进一步增大就会 产生断裂，称为韧性或塑性断裂。 宏观断口特征：断口附近有明显的宏观变 形，断口表面粗造呈暗灰色，一般可分为三个 特征区－即纤维区、放射区和剪切唇区。
微观断口特征
• 韧窝花样（见图1）、 蛇形滑动、滑移痕迹、 涟波花样、延伸花样。 韧窝越深，平均直径越 大，材料韧性越好。
一失效分析术语
• 1、失效（故障）：产品丧失规定的功能（不可修复）。 • 2、故障：产品丧失部分规定的功能，但是可以修复。 • 3、失效分析：判断失效产品的失效模式，查找产品失效机 理和原因，提出预防再失效的技术活动和管理活动。 • 4、规定功能：是指国家法规、质量标准以及合同等规定的 对产品适用、安全及其特殊的要求。 • 5、失效模式：是指失效的外在宏观表现形式和过程规律。 • 6、失效机理：是指失效件的物理、化学变化的本质及微观 （可以追溯到原子、分子）尺度和结构的变化，以及与此 相对应的一系列宏观的性能、性质变化和联系。
FMEA失效分析的思路与诊断
FMEA失效分析的思路与诊断FMEA（Failure Mode and Effects Analysis）是一种系统性的方法，用于识别和诊断潜在的失效模式及其可能的效应，以及识别和评估预防和控制措施。
以下是FMEA失效分析的思路与诊断的详细解释。
1.思路：1.1确定团队：组织一个多学科的团队，包括不同部门和领域的专家，以确保全面和多元的视角。
1.2确定目标：明确FMEA失效分析的目标，例如改进产品、流程或系统的可靠性，减少风险和成本，提高质量等。
1.3选择范围：确定需要进行失效分析的范围，例如特定产品、过程或系统。
1.4制定工作计划：制定一个详细的工作计划，包括分析的步骤、时间表和责任分配。
1.5收集相关信息：收集与失效模式、潜在原因和效应相关的信息，包括技术手册、过程文档、产品规范、历史数据、经验知识等。
1.6风险评估：对失效模式进行风险评估，根据其潜在的严重性、发生概率和检测能力来评估风险。
1.7制定改进计划：基于风险评估结果，制定改进计划，包括确定必要的预防和控制措施。
1.8实施改进计划：实施改进计划，并跟踪其有效性和成本效益。
2.诊断：2.1首先，对所关注的产品、过程或系统进行详细的分析和了解，包括其功能、工作原理和条件等。
通过对现有文档和资料的研究，了解其设计、制造和运营的过程。
2.2组织和明确失效模式和相关数据。
通过分析过程或系统的历史失效数据、用户反馈、事故报告等，确定可能的失效模式。
2.3评估潜在原因。
根据失效模式，确定可能的原因，这些原因可以是设计不良、工艺问题、操作错误、环境变化等。
2.4评估可能的效应。
根据失效模式和原因，评估可能的效应，包括安全风险、客户满意度、产品质量、生产效率等方面。
2.5量化和评估风险。
将潜在的失效模式、原因和效应进行定量评估，使用风险评估工具，如风险矩阵、风险指数等，确定风险的严重性、持续时间、概率等。
2.6制定预防和控制措施。
基于风险评估的结果，制定必要的预防和控制措施，包括改进设计、优化工艺、提高操作员培训等。
职业培训：失效分析知识
职业培训：失效分析知识失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它是根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。
在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。
目录1.失效分析的基本概念 (1)1.1 (1).失效的分类 (2)1.2.失效的发展过程 (3)1.3.失效分析的实施步骤 (4)1.4.小结 (4)2.失效分析流程 (5)3.失效分析方法 (5)3.1.前述 (5)3.2.失效模式诊断 (6)3. 3.失效原因诊断 (8)4. 4.失效机理诊断 (8)4.各种材料失效分析检测方法 (9)4. 1.PCB/PCBA失效分析 (9)4. 2.电子元器件失效分析 (10)5. 3.金属材料失效分析 (11)5.4.高分子材料失效分析 (12)4.5.复合材料失效分析 (13)4.6.涂层/镀层失效分析 (14)1.1.分析的基本概念一般的，狭义上的失效指的是机电产品丧失功能的现象，而失效分析则是分析诊断失效的模式、原因和机理，研究采取补救预测和预防措施的技术活动和管理活动，同时，与之相关的理论、技术和方法相交叉的综合学科则称之为失效学。
1.2.1.3.失效的分类我们常说的失效从失效模式和失效机理上来说，一般按下述方法进行分类：1、断裂失效：断裂失效常分为韧性断裂和脆性断裂两类，而脆性断裂又分为低温脆性断裂、辐射脆化断裂、氢损伤（氢脆）、应力腐蚀、液态金属脆化、液体侵蚀损伤、高温应力断裂（即蠕变断裂）、疲劳断裂这几种。
2、非断裂失效：基本分为磨损失效、腐蚀失效、变形失效几种，磨损失效一般包含磨粒磨损、粘着磨损两种，腐蚀失效分为氧化腐蚀和电化学腐蚀两种，变形时效分为弹性变形和塑性变形失效两种。
3、复合失效机理，顾名思义就是多种失效机理综合作用而成导致的失效，例如低周疲劳导致的断裂即是韧性断裂和疲劳断裂两种机理复合作用而成的，再如机件受高温应力+电化学腐蚀复合作用下，会出现烧蚀热蚀的失效现象等等。
第二章 失效分析的基本程序和思路
20
零件的服役条件, 零件的服役条件,失效模式和抗力指标
零件的服役条件: 零件的服役条件:大致可以划分为 载荷类型和大小: ① 载荷类型和大小:如静载荷,动载荷; ② 应力状态:如拉,压,弯,扭,剪切及其复合; 应力状态: ③ 环境"载荷":如介质,温度,大气,微生物等. 环境"载荷"
零件主要的失效模式: 零件主要的失效模式: ① 过量变形; ② 断裂;③ 表面损伤;④ 裂纹等. 主要的失效抗力指标: 主要的失效抗力指标: ① 一次断裂抗力指标: ② 疲劳断裂抗力指标: ③ 与环境有关的各种失效抗力指标
均属于安全系统工程分析法.
19
一,残骸分析法
一,残骸分析法 : 从物理,化学的角度对失效零件进行分析的方法. 认为:零件的失效是因零件广义的"失效抗力"小于广义 广义的" 广义的 失效抗力" 应力" 的"应力"的缘故. 而"应力":则与零件服役条件 "应力" 零件服役条件有关, 零件服役条件 失效残骸分析法: 失效残骸分析法: 总是以服役条件 断口特征和失效抗力指标 服役条件,断口特征 失效抗力指标 服役条件 断口特征 失效抗力指标为线索的. 也称为"以失效抗力指标为主线"的失效分析思路. "以失效抗力指标为主线"
十,反馈系统: 反馈系统: 反馈系统: 反馈系统:失效分析成果的管理系统; 目的: 目的:充分利用失效分析所获得的宝贵技术信息,推动技 术革新,促进科学进步和提高产品质量. 失效分析反馈系统可采取多种组织形式: 失效分析反馈系统可采取多种组织形式: 企业技术开发和情报部门,国家质量管理部门,可靠性研 究中心,数据中心等; 大量失效分析报告及数据经过"分类","统计分析", "数据处理",制成各种形式的文献. 如:以快报,数据手册,指导件文件,书刊等形式传递给 各经济,生产,科研,教育,司法及新闻部门,把失效造 成的损失化为巨大的效益.
失效分析基本方法
事件 均值m 分布、
x7 x8 x9 x10 x11 0.0002 5.03410-5 0.0002 5.03410-5 0.0010 2.51710-4 0.0009 2.26510-4 0.0020 5.03410-4
事件 均值m 分布、
x13 0.00001 2.51710-6 x14 0.00001 2.51710-6 x15 x16 x17 0.0001 0.0001 2.51710-5 2.51710-5
（1）设备的自然情况
（2）设备的运行记录 （3）设备的维修历史情况 （4）设备的失效历史情况 （5）设计图纸及说明书，装配程序说明书，使用 维护说明书 （6）材料选择及其依据 （7）设备主要零部件的生产流程
（8）质量检验报告及有关的规范和标准
收集材料
23
3.2
失效分析的程序与步骤
3 技术参量复验 （1）材料的化学成分
TOP 0.0060 1.50610-3
故障树例
18
3.1 失效分析的思路及方法
3 数理统计分析思路及方法 巴特雷图
相关性分析 灰色关联分析
数理统计法
19
3.2
失效分析的程序与步骤
3.2.1 分析程序的意义
失效分析是一项复杂的技术工作，它不仅要求失效分 析工作人员具备多方面的专业知识，而且要求多方面的工 程技术人员，操作者及有关的科学工作者的相互配合，才 能圆满地解决问题。因此，如果在分析以前没有设计出一 个科学的分析程序和实施步骤，往往就会出现工作忙乱、 漏取数据、工作缓慢或走弯路，甚至把分析时步骤搞颠倒， 使某些应得的信息被另一提前的步骤给毁掉了。
3.1.2 相关性分析的思路及方法
一般用于具体零、部件及不太复杂的设备系统的失效分析中。
失效分析
MADE IN 3071.失效：各类机电产品的机械零部件、微电子元件和仪器仪表等以及各种金属及其它材料形成的构建都具有一定的功能，承担各种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的动作等。
当这些零件失去了它应有的功能是，称为失效。
2.零件时效的三种情况：（1）零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等，从而完全丧失其功能。
（2）零件在外部环境作用下，部分失去功能，虽能工作，当不能完成规定功能。
（3）零件能工作，也能完成规定功能，但继续使用时不能确保安全可靠性。
3.失效分析的任务：找出失效的模式和原因，找出纠正和预防失效的措施。
4.失效分析的分类：按失效分析工作进行的时序和主要目的，可分为事前分析、事中分析、事后分析。
5.失效分析的意义：（一）失效分析的社会经济效益（1）失效将造成巨大的经济损失（2）质量恶劣、寿命短导致重大经济损失（3）提高设备运行和使用的安全性（二）失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高（三）失效分析有助于分清责任和保护用户利益（四）失效分析是修订产品技术规范及标准的依据（五）失效分析对材料科学与工程的促进作用，主要包括（1）材料强度与断裂（2）材料开发与工程应用。
6.机械零件失效形式按产品失效的形态进行分类为过量变形、断裂及表面损伤。
一般情况，也习惯的将工程结构件的失效分为断裂、磨损与腐蚀三大类。
7.失效的来源：（1）设计的问题（2）材料选择上的缺点（3）加工制造及装配中存在的问题（4）不合理的服役条件8.影响应力集中与断裂失效的因素：（1）材料力学性能的影响（2）零件几何形状的影响（3）零件应力状态的影响（4）加工缺陷的影响（5）装配、检验生产缺陷的影响。
9.降低应力集中的措施：（一）从强化材料方面降低应力集中的作用（1）表面热处理强化（2）薄壳淬火（3）喷丸强化（4）滚压强化（二）从设计方面降低应力集中系数（1）变截面部位的过渡（2）根据零件的受力方向和位置选择适当的开孔部位（3）在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
失效分析的思路与诊断
第二章失效分析的思路
第一节常用的几种失效分析思路
一、“撤大网”逐个因素排除法
二、以设备制造全过程为一系统进行分析
任何一个设备都要经历规划、设计、选材、机械加工（包括铸、锻、焊等工艺）、热处理、二次精加工（研磨、酸洗、电镀）和装配等制作工序，如果失效已确定纯属设备问题，还可对上述工序逐个进一步分析，包括以下容：
1.设计不当
（1）开孔位置不当造成应力集中；
（2）缺口或凹倒角半径过小；
（3）高应力区有缺口；
（4）横截面改变太陡；
（5）改变设计，没有相应地改变受力状况；
（6）设计判据不足；
（7）计算中出现过载荷；
（8）焊缝选择位置不当，以及配合不适当等；
（9）对使用条件的环境影响，未做适当考虑；
（10）提高使用材料的受力级别；
（11）刚性和韧性不适当；
（12）材料品种选择错误；
（13）选择标准不当；
（14）材料性能数据不全；
（15）材料韧脆转变温度过高；
（16）对现场调查不充分，认识不足就投入设计；
（17）与用户配合有差错。
2.材料、冶金缺陷
（1）成分不合格；
（2）夹杂物含量及成分不合格；
（3）织组不合格；
（4）各种性能不合格；
（5）各向异性不合格；
（6）断口不合格；
（7）冶金缺陷（缩孔、偏析等）；
（8）恶化变质；
（9）混料。
3.锻造等热加工工艺缺陷
（1）折叠、夹砂、夹渣；
（2）裂缝；
（3）锻造鳞皮；
（4）流线分布突变或破坏；
（5）晶粒流变异常；
（6）沿晶氧化（过烧）；
（7）氧化皮压入；
（8）分层、疏松；
（9）带状组织；
（10）过热、烧裂；
（11）外来金属夹杂物；
（12）缩孔；
（13）龟裂；
（14）打磨裂纹；
（15）皱纹。
4.机械加工缺陷
（1）未按图纸要求；
（2）表面粗糙度不合格；
（3）倒角尖锐；
（4）磨削裂纹或过烧；
（5）裂纹；
（6）划伤、刀痕；
（7）毛刺；
（8）局部过热；
（9）矫直不当。
5.铸造缺陷
（1）金属突出；
（2）孔穴；
（3）疏松；
（4）不连贯裂纹；
（5）表面缺陷；
（6）浇注不完全；
（7）尺寸和形状不正确；
（8）夹砂、夹渣；
（9）组织反常；
（10）型芯撑、冷铁。
6.焊接缺陷
（1）错口超标；
（2）咬边超标；
（3）焊肉过凸或过凹；
（4）焊道深沟；
（5）焊趾、焊缝或根部有裂纹；
（6）熔化不全；
（7）打弧；
（8）焊接深度不够，未焊透；
（9）夹渣、夹杂或疏松；
（10）接头尺寸不合格；
（11）热输入不适当；
（12）焊前预热不足；
（13）焊后消除热应力不够或未消除；
（14）显微组织不合格；
（15）焊接裂纹。
7.热处理不当
（1）过热或过烧；
（2）显微组织不合格；
（3）淬火裂纹；
（4）淬火变形、翘曲；
（5）奥氏体化温度不当使晶粒粗大；
（6）脱碳或增碳；
（7）渗氮；
（8）回火脆化；
（9）淬火后未及时回火；
（10）热应力。
8.再加工缺陷
（1）酸洗后或电镀后未除氢或除氢不够；
（2）酸迹清洗未尽；
（3）镀前喷丸清洗不全；
（4）电镀电极打弧引起硬点；
（5）镀Cd、镀Zn的液态金属脆化；
（6）形成金属间化合物致脆；
（7）碰伤、标记压痕过深或位置不当；
（8）校直引起残余应力；
（9）镀铬碎屑划伤；
（10）化学热处理不当；
a.渗层组织反常；
b.力学性能不合格。
9.装配检验中的问题
（1）轴线对中不正；
（2）紧固件松动；
（3）敲打损伤；
（4）装配损伤；
（5）装配不正确；
（6）强迫装配；
（7）装配说明书说明不全或不清楚；
（8）装配马虎大意；
（9）磁粉检查电弧烧伤；
（10）磁化吸住钢屑造成磨损；
（11）漏检。
10.使用和维护不当
（1）超载、超温、超速；
（2）冲撞、热冲击；
（3）振动过大的断续载荷；
（4）操作错误、没按说明书要求做；
（5）每次开车或停车猛烈、突然；
（6）清洗剂不适合；
（7）润滑不当；
（8）疏忽，不按期维护；
（9）没定期检查；
（10）修理不当；
（11）灾害预防措施不完善；
（12）安全措施差；
（13）漏电；
（14）早期疲劳裂纹。
11.环境损伤
（1）腐蚀性气氛介质；
（2）高温或温度陡度过大；
（3）低温；
（4）海洋气氛；
（5）碱性溶液；
（6）氨气氛；
（7）润滑介质不适合；
（8）润滑剂变质或污染；
（9）流体介质中含有磨粒；
（10）控制的或规定的环境不适当。
上面列举了可能引起设备系统失效的一些主要因素，当然这并非全部因素。
还应指出，在某一大方面（如热处理不当）的因素中，有的还可以往前追查原因，例如对于热处理不当的淬火裂纹，还可进一步分析其原因，如表2-2所列举的。
表2-2 导致形成淬火裂纹的因素
对于使用中承受交变载荷的部分出现的早期疲劳断裂，也可进一步分析其失效原因，如表2-3所示：
表2-3 金属部件疲劳失效的诱发因素
机械产品一旦失效，一般表现为过量变形、表面损伤、破裂或断裂三种主要形式。
这些类型还要进一步按失效模式再细分类。
下面表2-4是按实际观察到的一些失效模型⑵所作的分类。
表2-4 金属零部件的各种失效模式
1.轴类零件的失效原因
轴类的失效模式，有以下12种：
（1）单向弯曲疲劳；
（2）双向弯曲疲劳；
（3）旋转弯曲疲劳；
（4）扭转疲劳；
（5）接触疲劳；
（6）微振疲劳；
（7）脆性疲劳；
（8）延性疲劳；
（9）塑性变形；
（10）磨损失效；
（11）蠕变断裂；
（12）腐蚀断裂。
常见的有弯曲疲劳损坏、扭转疲劳损坏、复合的（弯曲和扭转）疲劳损坏、和超载或撞击的延性断裂。
引起轴类失效的原因如表2-8和表2-9所示⑸。
表2-8 轴类失效的原因与诱发因素
表2-9 联邦德国阿利安茨技术中心1968—1975年间对传动轴和
支承轴失效案例统计⑸
状不合理、选材不当等）。
制造工艺和处理工艺所造成的缺陷（如焊
接、铸造、热处理、机加工缺陷等），装配或安装造成的缺陷，以及混料、用错料等原因引起的失效。
b.如因振动造成的松动、安全保护装置失灵，伺服设施故障、磨损、腐
蚀、失效老化等引起的失效。
c.如自然灾害、异物侵袭、电网超高压等造成的失效。
2.滑动轴承的失效原因
滑动轴承失效的表现形式，常见的是轴瓦上有磨损沟槽、腐蚀斑块，剥落和麻点。
其原因和诱发因素列于表2-10。
表2-10 滑动轴承失效的原因和诱发因素
3.滚动轴承的失效原因
不同的失效原因造成滚动轴承失效的形式也大不相同，说明于表2-11和表2-12。
4.弹簧的失效原因
弹簧失效的主要模式是疲劳断裂和脆性断裂。
其次是腐蚀断裂、应力腐蚀断裂、氢脆、黑脆、松弛、变形和磨损。
现将弹簧脆断和疲劳断裂的原因和影响因素列表于2-13。
至于两种断裂的特征，横向平断口上无贝壳花样的为脆断；斜断口上有贝壳花样的为疲劳断。
表2-11 滚动轴承失效的原因及其对应的损坏形式
表2-12 滑动轴承和滚动轴承失效案例原因的统计分布⑸
表2-13 弹簧脆性断裂和疲劳断裂的原因
5. 齿轮的失效原因
齿轮损伤的模式，主要表现为断齿和齿面损伤。
现将齿轮失效模式和失效原因列表如下。
表2-14 齿轮失效的模式、形貌和原因
注：1. 上述失效模式中，以疲劳断裂、麻点、磨损和咬接四种最常见。
2. 麻点、齿面剥落、磨损、咬接、塑性变形和裂纹都能促进疲劳断裂，其中
的后二种常导致疲劳断裂。