汽车零部件断裂失效分析简述
汽车钢板弹簧断裂失效分析
汽车钢板弹簧断裂失效分析唐刚【摘要】采用金相及断口分析等方法,对早期疲劳断裂失效的汽车钢板弹簧进行综合分析,得出结论:钢板弹簧产生疲劳断裂的主要原因是由于喷丸工艺控制不当,致使弹簧表面存在较多的凹坑,这些凹坑在弹簧工作时成为应力集中点而形成疲劳源.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】4页(P94-97)【关键词】钢板弹簧;喷丸;疲劳断裂【作者】唐刚【作者单位】比亚迪汽车工业有限公司,广东深圳518118【正文语种】中文【中图分类】U460 引言钢板弹簧是汽车悬架的重要组成部分，钢板弹簧在汽车行驶中承受交变应力载荷，其产品质量直接关系到车辆行驶的平顺性及操控稳定性。
某车型采用的钢板弹簧为少片变截面板簧。
该钢板弹簧在进行台架疲劳试验时，加载循环次数在(3～6)万次左右时出现不同程度的断裂现象，而未达到相关技术指标(设计寿命要求达8万次以上)。
该钢板弹簧材料为50CrV钢，钢板弹簧经淬火、回火处理后，表面喷丸处理。
为了找出该钢板弹簧的断裂原因，对其断裂失效件进行了理化检验与分析。
1 检测过程与结果1.1 疲劳试验情况介绍采用的疲劳试验设备为机械式疲劳试验机，按GB/T 19844-2018《钢板弹簧技术条件》标准规定的汽车用钢板弹簧台架试验方法装夹、试验，如图1所示。
1.2 疲劳试验条件按GB/T 19844-2018《钢板弹簧技术条件》标准6.3.4规定：在应力幅为323.6 MPa、最大应力为833.5 MPa的试验条件下进行垂直负荷下的疲劳试验。
图1 钢板弹簧疲劳试验装置1.3 宏观观察断裂发生在前钢板弹簧组第三片，后钢板弹簧组第一、二片，如图2中箭头所指位置,断裂位置距离卷耳235～245 mm。
断口宏观形貌如图3、图4所示。
整个断口表面较平坦，未见明显塑性变形，表面油漆完整。
图2 钢板弹簧断裂位置图3 钢板弹簧断口宏观形貌1图4 钢板弹簧断口宏观形貌2从断裂弹簧的宏观形貌可知，断口具有明显疲劳断裂特征，疲劳源位于受拉应力的一侧，裂纹源处存在多条台阶条纹由表及里扩展，即多源疲劳；说明疲劳源区存在高应力集中现象。
汽车零部件的失效模式及分析
汽车零部件的失效模式及分析专业：班级学号：姓名：指导教师：年月摘要汽车零件失效分析，是研究汽车零件丧失其规定功能的原因、特征和规律；研究其失效分析技术和预防技术，其目的在与分析零部件失效的原因，找出导致失效的责任，并提出改进和预防措施，从而提高汽车可靠性和使用寿命。
目录第一章汽车零部件失效的概念及分类 (1)一、失效的概念 (1)二、失效的基本分类型 (1)三、零件失效的基本原因 (2)第二章汽车零部件磨损失效模式与失效机理 (3)一、磨料磨损及其失效机理 (3)二、粘着磨损及其失效机理 (4)三、表面疲劳磨损及其失效机理 (5)四、腐蚀磨损及其失效机理 (5)五、微动磨损及其失效机理 (6)第三章汽车零部件疲劳断裂失效及其机理 (8)第四章汽车零部件腐蚀失效及其机理 (9)第五章汽车零部件变形失效机理 (10)参考文献 (11)第一章汽车零部件失效的概念及分类一、失效的概念汽车零部件失去原设计所规定的功能称为失效。
失效不仅是指完全丧失原定功能，而且功能降低和严重损伤或隐患、继续使用会失去可靠性及安全性的零部件。
机械设备发生失效事故，往往会造成不同程度的经济损失，而且还会危及人们的生命安全。
汽车作为重要的交通运输工具，其可靠性和安全性越来越受到重视。
因此，在汽车维修工程中开展失效分析工作，不仅可以提高汽车维修质量，而且可为汽车制造部门提供反馈信息，以便改进汽车设计和制造工艺。
二、失效的基本分类型按失效模式和失效机理对是小进行分类是研究失效的重要内容之一。
失效模式是失效件的宏观特征，而失效机理则是导致零部件失效的物理、化学或机械的变化原因，并依零件的种类、使用环境而异。
汽车零部件按失效模式分类可分为磨损、疲劳断裂、变形、腐蚀及老化等五类。
汽车零件失效分类一个零件可能同时存在几种失效模式或失效机理。
研究失效原因，找出主要失效模式，提出改进和预防措施，从而提高汽车零部件的可靠性和使用寿命。
三、零件失效的基本原因引起零件是小的原因很多，主要可分为工作条件（包括零件的受力状况和工作环境）、设计制造（设计不合理、选材不当、制造工艺不当等）以及使用与维修等三个方面。
汽车发动机曲轴的热处理与失效分析
汽车发动机曲轴的热处理与失效分析随着汽车工业的快速发展，汽车发动机的性能和可靠性要求越来越高。
曲轴作为发动机的重要部件之一，承受着巨大的转动和惯性力，因此对其热处理和失效分析显得尤为重要。
本文将就汽车发动机曲轴的热处理工艺和常见失效形式进行探讨。
一、汽车发动机曲轴的热处理工艺1. 液体渗碳法液体渗碳法是常见的曲轴热处理方法之一。
该方法通过在高温下将液体渗碳剂浸泡曲轴表面，使碳原子渗透到曲轴表层，增加硬度和耐磨性。
这种方法可以有效地提高曲轴的使用寿命和耐久性。
2. 气体渗碳法气体渗碳法在汽车发动机曲轴的热处理中也有广泛应用。
该方法通过在高温下将碳气体与曲轴表面反应，使碳原子渗入曲轴表层，增加曲轴的硬度和强度。
气体渗碳法具有渗透层均匀、生产效率高等优点。
3. 氮化处理氮化处理是一种常见的曲轴热处理方法。
通过将曲轴置于氨气或氮气环境中，在高温下进行反应，使氮原子渗入曲轴表面形成氮化层，提高曲轴的硬度和耐磨性。
氮化处理可以显著提高曲轴的工作寿命和可靠性。
二、汽车发动机曲轴的失效形式1. 疲劳断裂汽车发动机曲轴承受着巨大的转动和振动力，长期工作下容易发生疲劳断裂。
曲轴的弯曲应力和旋转应力作用下，会产生应力集中现象，导致曲轴发生疲劳断裂。
疲劳断裂的发生会导致曲轴的完全失效，严重影响发动机的工作正常性。
2. 磨损曲轴在长时间工作中，会与连杆轴承、活塞等零部件产生摩擦，从而导致磨损。
磨损严重影响曲轴的精度和运转平稳性，进一步影响整个发动机的工作效率和寿命。
3. 腐蚀汽车发动机在工作中，由于油污和湿度等环境因素的影响，曲轴表面容易发生腐蚀。
腐蚀会导致曲轴表面的金属材料逐渐溶解，使曲轴的强度大幅下降，最终导致曲轴的失效。
三、失效分析与预防措施1. 失效分析在曲轴的热处理与失效分析中，需要通过工艺参数的分析和实验数据的对比，来确定曲轴热处理工艺的优化方案。
同时，可以通过金相显微镜等测试手段，对曲轴的金属组织进行分析，查找潜在的裂纹和磨损等问题。
第二章 汽车零部件失效理论
汽车维修工程习题第二章汽车零部件的失效模式及分析一、名词解释1．汽车零件失效：指汽车在运行过程中，零部件逐渐丧失原有的性能或技术文件所要求的的性能，从而引起汽车技术状况变差，直至不能履行规定的功能。
2．混合摩擦：两摩擦表面间干摩擦、液体摩擦和边界摩擦混合存在的摩擦，称为混合摩擦。
3．磨料磨损：摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损，称为磨料磨损。
4．边界摩擦：两摩擦表面被一层极薄的边界膜隔开的摩擦，称为边界摩擦。
5．磨损：零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失的现象，称为零件的磨损。
6．穴蚀：与液体相对运动的固体表面，因气泡破裂产生的局部高温及冲击高压所引起的疲劳剥落现象。
7．疲劳断裂：零件在交变载荷作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象。
8．失效度：产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定功能（即发生故障）的概率。
9。
粘着磨损：摩擦副相对运动时由于固相焊合接触表面的材料发生转移的现象。
二、填空题1、汽车早期失效期的基本特征是开始时失效率( )。
2、汽车失效类型有（磨损）、（疲劳断裂）、腐蚀、变形、老化。
3、微动磨损一般发生在交变载荷或振动作用的（）配合表面部位。
4、腐蚀按机理不同，可分为（）腐蚀、（）腐蚀。
5、润滑油中加入适量的活性添加剂，可以（）磨合过程，提高磨合质量。
6、引起零件失效的原因分为工作条件、设计制造以及（）。
7、粘接剂的种类有环氧树脂胶、酚醛树脂胶和( )。
8、汽车零部件腐蚀失效分为化学腐蚀失效和( )失效。
9、影响汽车零件磨损的因素有（）、（）、（）。
三、判断题1、低温条件下随着温度下降，汽油粘度、相对密度增加，发动机启动困难（）四、简答题1、什么是干摩擦？其磨损特征是什么？在汽车上，一般将摩擦副表面间完全没有润滑油或其他润滑介质时的摩擦称为干摩擦。
其特征是：摩擦表面直接接触，产生强烈地阻碍摩擦副表面相对运动的分子吸引和机械啮合作用，消耗动力，转化为有害的摩擦热。
伴随着强烈的摩擦副表面磨损。
汽车零部件失效分析
汽车零部件失效分析摘要：随着汽车的不断普及和机械设备事故的频发，汽车的安全性和可靠性逐渐成为人们关注的焦点。
论文通过研究汽车零部件失效的类型，丧失功能的原因、特征和规律，提出相应的改进和预防措施，为汽车制造部门提供便于改进制造工艺和汽车设计的反馈信息，进而提高汽车可靠性、使用寿命和维修质量。
关键词：汽车零部件；失效模式；磨损1.汽车零部件失效的概述1.1汽车零部件失效的概念所谓失效是指汽车零部件失去原设计所规定的功能，导致汽车技术状况变差，包括完全丧失原定功能，功能降低和严重损伤等，如果继续使用将会失去安全性和可靠性。
因为汽车零部件的技术状况会随着零部件的使用过程逐渐发生变化，因此通过分析汽车零部件的性能恶化过程，然后有针对性的采取改进措施，对于维持汽车的技术水平具有非常重要的作用。
1.2汽车零部件失效的分类汽车零部件按失效模式分类可以分为：一是磨损，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。
二是疲劳断裂，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。
三是腐蚀，包括化学腐蚀、穴蚀、电化学腐蚀，如湿式汽缸套外壁麻点。
四是变形，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。
五是老化，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。
2.汽车零部件失效的原因2.1设计制造方面的原因汽车零部件的设计制造不合理是造车汽车零部件早期失效的主要原因之一。
如汽车零部件的材料选择方面，我国GB5216标准规定的齿轮钢淬透性带宽为12HRC，而美国休斯通用公司为8HRC，日本小松为5HRC，远远不及国外汽车生产企业的标准要求。
如汽车零部件的设计方面，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，都会成为汽车零部件破坏的成因。
发动机连杆螺栓断裂失效分析
2021年 第4期 热加工771 序言对于汽车发动机而言，连杆螺栓不仅是将螺栓头部和螺杆联接在一起的紧固件，还是联接连杆大端轴承座与轴承盖使之成一体的重要螺栓。
连杆螺栓不仅受到装配时的预紧力[1]，在发动机的运行中还要承受活塞连杆往复运动惯性力和连杆旋转离心力的交变载荷作用，而且在气缸的压缩和做功行程中，还要受到每分钟上千次交变应力的冲击[2]。
各种失效模式的研究和案例也时有报道[3-6]，对汽车用断裂螺栓进行失效分析，研究其产生故障的特征、规律及原因，可为汽车的生产、使用或维修中采取有针对性地改进和预防措施提供理论依据，防止同类故障再次发生[7]。
2020年2月，某故障发动机在拆机之后发现其中一缸的进、排气部位缸体被击穿，连杆外露，另有紧固连杆的两根螺栓发生断裂（见图1）。
通过对断裂螺栓进行失效分析，主要包括断口分析、材料鉴定、拧紧工艺排查等方面，对螺栓的整个生命周期环节做了梳理，试图从螺栓的设计、生产检测以及拧紧工艺等方面找出螺栓断裂的原因，并解决连杆螺栓断裂问题。
2 连杆螺栓2.1 化学成分分析断裂螺栓规格为M8×1.0×40-6h ，其强度等级为10.9级，螺栓材料SCM435，是JIS G4035—2003中的一种热轧钢线材，属于低合金结构用钢，主要合金元素是Cr 、Mo 。
表1列出JIS G4035—2003中SCM435化学成分标准要求和断裂螺栓的化学成分分析结果，符合要求。
发动机连杆螺栓断裂失效分析叶枫，陈旺湘，胡志豪，马照龙浙江义利汽车零部件有限公司 浙江义乌 322000摘要：故障发动机被拆解之后发现固定连杆轴瓦的两根螺栓发生了断裂，通过对断裂螺栓进行宏观观察、SEM 显微分析以及对断口附近材料进行材质分析，研究确认连杆螺栓的断裂形式、原因，并提出相关改进措施。
结果表明：连杆螺栓断裂性质属于疲劳断裂，其中一根螺栓是完全疲劳断裂，另一根是部分疲劳和部分剪切断裂。
什么原因导致端子断裂？端子断裂失效分析
什么原因导致端⼦断裂？端⼦断裂失效分析⼀站式的材料检测、分析与技术咨询服务什么原因导致端⼦断裂？端⼦断裂失效分析美信检测失效分析实验室1. 案例背景失效样品为某汽车接地线束的固定端⼦，⽣产流程为：原料铜管→裁剪→冲压成型→表⾯镀锡→装配→振动试验（19万次）→断裂；其可靠性测试中6个成品经振动试验19万次后其中⼀个断裂，委托⽅要求分析该断裂失效端⼦的失效机理，并给出改进建议。
2. 分析⽅法简述外观检查中可观察到失效样品断裂的2部分能⽆缝对接，断裂位置在冲压形成的台阶折线处。
⼀站式的材料检测、分析与技术咨询服务将失效样品断⼝⽤超声波清洗⼲净，然后在SEM下放⼤观察断⼝形貌，⾼倍下发现断⼝存在明显的疲劳条带；低倍下观察到断⼝两侧低中间⾼，为两侧先开裂再向中间扩展形成的中间凸起断⼝形貌，结合据委托⽅提供的样品振动19万次后断裂信息，判断样品为双向⾼周疲劳断裂模式。
失效样品先去镀层，再进⾏化学成分分析，结果表明失效样品材质为纯铜，材料不存在异常。
失效样品和正常样品分别镶样，进⾏⾦相分析，失效样品腐蚀前⾦相观察未发现明显缺⼀站式的材料检测、分析与技术咨询服务陷，腐蚀后可观察到⼤变形区域的纤维状α相，⼩变形量区域为α相组织，伴有较多孪晶；正常样品腐蚀前⾦相观察发现样品表⾯的折弯处存在微裂纹，裂纹填充满锡，推断裂纹为冷加⼯成型造成的，腐蚀后可观察到⾦相组织为α相组织，伴有较多孪晶。
3. 分析与讨论从断⼝分析可知，样品断⼝形貌主要为⾼周期疲劳断裂特征，根据客户提供的震动试验资料，样品试验过程是振幅为12mm左右的周期振动，19万次后断裂，符合低应⼒⾼疲劳周期的双向⾼周疲劳断裂特征，两侧裂纹⽆锡填充，说明为镀锡后开裂，为冷机加⼯造成应⼒折叠形成的开裂。
从化学成分可知失效样品的铜含量在99.99%，材质为纯铜，材料不存在异常。
⼀站式的材料检测、分析与技术咨询服务从⾦相图⽚可知，失效样品与正常样品的⾦相组织都为α相组织，伴有较多孪晶，为冷机加⼯残留内应⼒较⼤的特征；正常样品可观察到填充锡的微裂纹，为冷机加⼯缺陷，这些表⾯微裂纹可能会成为开裂源。
影响汽车零件失效的原因
影响零件失效的原因11211015 刘淋松零件失效即是指汽车零部件部分或完全丧失工作能力的现象。
在汽车的行驶过程中，一旦重要零件失效后果可想而知，为了更深入的表达出其原因，我分四个层次来阐述影响零件失效的原因。
首先大体由于技术状况变化导致零件失效的原因有：磨损即零件表面由于相对运动而不断产生损耗的现象，导致配合松旷，产生异响；占75%。
变形即尺寸和形状改变的现象，包括弯曲、扭转、挤压等，因载荷超过屈服极限所致。
疲劳即长时间在高变载荷作用下，产生微裂纹而突然断裂。
腐蚀即包括化学腐蚀和电化学腐蚀，零件表面无相对运动却不断产生损耗的现象。
热损坏即包括烧焦、烧坏、烧穿和高温老化第二个层次为汽车零件磨损失效分析；磨损失效是指因零件的磨损使其尺寸、形状误差超限的现象。
最根本原因——摩擦。
相对运动物体接触表面间产生运动阻力的现象。
按表面润滑状况分为干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦；干摩擦：摩擦表面无任何润滑介质，产生摩擦热引起接触点熔合，会消耗较多动力，并产生剧烈表面磨损。
液体摩擦：摩擦表面间被一层具有一定压力、厚为1.5~2.0 md润滑油膜隔开，摩擦只发生在润滑油液体分子之间，摩擦力相当于分子间粘着力，磨损极小；如：曲轴轴承、增压器轴承等。
边界摩擦：摩擦表面被边界膜（后度为数分子直径）隔开，可分为吸附膜和反应膜，前者是靠润滑油极性分子吸附在摩擦表面而形成，后者是油中添加剂与摩擦表面反应生成。
边界摩擦实质是吸附膜之间的相互滑动，摩擦介于干摩擦和液体摩擦之间；且边界膜有临界温度限制，超过则膜遭到破坏，转变为混合摩擦。
混合摩擦：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦共存的摩擦状态，润滑油占多数则称为半液体摩擦，否则称为半干摩擦。
一些摩擦场所，随工作条件的变化，摩擦种类也在变化。
如：轴瓦、活塞环和缸壁等。
影响磨损的因素有很多如：材料性质：提高含碳量或加入合金元素，加工质量：降低几何形状误差,适当的表面粗糙度，工作条件：相对运动速度：过快，散热不良，升温，机油粘度降低，润滑不良，磨损加剧。
浅谈汽车零部件的失效_马树云
科技论坛浅谈汽车零部件的失效马树云（八五一一农场交通科,黑龙江密山158307）摘要：汽车零部件失去原设计所规定的功能称为失效，汽车零部件失效分析，是研究汽车零部件丧失其功能的原因、特征和规律；目的在于：分析原因，找出责任，提出改进和预防措施，提高凄恻可靠性和使用寿命。
关键词：汽车零部件;失效原因;分析1汽车零部件失效概述1.1汽车零部件失效的定义汽车在运行过程中，零部件逐渐丧失原有的或技术文件所要求的性能，从而引起汽车技术状况变差，直至不能履行规定的功能，即汽车失效。
零部件在使用过程中，其技术状况的变化是不可避免的，所以了解汽车零部件性能恶化的进程，就能针对零部件失效的原因采取相应的措施，防止零部件的早期损坏，进而控制汽车的技术状况，使汽车的技术状况处于规定的水平。
1.2汽车零部件失效的分类按失效模式分类，汽车失效可分为磨损、疲劳断裂、变形、腐蚀及老化等五类。
1.2.1磨损。
磨损包括磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损，如气缸工作表面“拉缸”，曲轴“抱轴”，齿轮表面和滚动轴承表面的麻点、凹坑等；1.2.2疲劳断裂。
疲劳断裂包括高应力低周期疲劳、低应力高周期疲劳、腐蚀疲劳、热疲劳等，如曲轴断裂、齿轮轮齿折断等；1.2.3腐蚀。
腐蚀包括化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀，如湿式气缸套外壁麻点、孔穴等；1.2.4变形。
变形包括弹性变形、塑性变形，如曲轴的弯曲、扭曲，基础件（汽缸体、变速器壳体、驱动桥壳）变形等；1.2.5老化。
老化包括龟裂、变硬，如橡胶轮胎、塑料器件的老化等。
1.3汽车零部件失效的主要原因1.3.1汽车零件的耗损。
在汽车技术状况的变化过程中，尽管影响因素复杂，但主要原因仍然是汽车各机构的组成元件(包括零件)之间在工作过程中相互作用，使机构、总成、汽车的技术状况发生恶化。
汽车零件的主要失效形式有磨损、变形、疲劳损坏、热损坏和老化以及腐蚀损坏等。
1.3.2使用条件对汽车技术状况的影响。
汽车行驶的道路条件、运行条件、运输条件、气候条件和使用水平等汽车外部条件，都会直接地或由驾驶员通过操纵控制系统传送给汽车，使汽车产生“响应”；然后由汽车运行速度、燃料消耗、发动机排放、异响与振动、故障率以及配件消耗等可变参数输出，表现出汽车失效的状况。
汽车横向稳定杆断裂失效分析
汽车横向稳定杆断裂失效分析摘要：本文就汽车横向稳定杆断裂失效原因进行分析探讨，以供相关人士参考。
关键词：汽车；横向；稳定杆；断裂；失效一、汽车横向稳定杆汽车横向稳定杆是悬架的关键组件，在左右轮相对车身的距离不等时产生抵抗作用，促进汽车恢复稳定性和舒适性状态，它承受着重要载荷。
稳定杆的作用在不改变车辆垂向刚度的前提下，增加车辆悬架的侧倾刚度。
在某车型底盘调校过程中，为了增加车辆的稳定性，减小车辆的侧倾，前后悬架侧倾刚度需要适当匹配，同时增加车辆的不足转向度，在不改变车辆的前后垂向刚度匹配状态下，最行之有效的做法是增加稳定杆的直径，但是，由于稳定杆直径尺寸需求受制造工艺的影响，调校人员需求的稳定杆直径尺寸方案细化后无法达成，且当稳定杆直径增加到一定数值时，与副车架及周边零部件等周边间隙减小，存在运动干涉隐患。
二、试验过程与结果1.断口宏观观察如图1所示，横向稳定杆安装时A、B点与车身连接，C、D点与车轮连接，当汽车通过凹凸路或转弯时，为保证车身稳定性与车身相连的A点和B点处受到较大的扭力。
通过对断口清洗后进行观察（见图2）。
在断口附近未见明显外伤和塑性变形，裂纹源处于稳定杆的折弯处附近的内侧，裂纹从表面向心部扩展，裂纹沿两边进行扩展最终在瞬断区断裂。
根据零件断裂形貌结合零件受力情况，推测零件是在受到较大扭矩时发生的延迟脆性断裂。
2.断口微观观察由图2可见，稳定杆裂纹源区和扩展区晶粒明显、晶界清晰、无微观塑性变形，呈冰糖状形貌，并在晶界处伴有二次裂纹，如图3、图4所示。
瞬断区是由平坦的小平面、微孔及撕裂棱组成的准解理断裂特征，如图5所示。
图1故障件图图2断口宏观形貌图3裂纹源图4扩展区图图5瞬断区3.材质测试采用GB/T4336—2002《碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法（常规法）》规定进行测试，结果满足供应商提供的材料协议。
4.硬度测试在故障件断口附近和新试样相似位置取样，采用GB/T230.1—2009《金属材料洛氏硬度测试方法》进行测试，失效件和对比件硬度为47.0～48.5HRC，满足工艺要求的42～50HRC。
设计失效分析DFMEA经典案例剖析
优质的产品是企业赢得市场 份额的关键因素之一。通过 DFMEA分析优化产品设计， 可以提高产品的竞争力，帮
助企业抢占市场份额。
增加企业收益
提高产品质量、降低生产成 本和增强市场竞争力都可以 为企业带来更多的收益。
07
总结与展望
DFMEA应用现状及挑战
01
应用现状
02 广泛应用于产品设计阶段，以预防潜在的设计缺 陷。
根据风险等级划分结果，优先处 理高风险失效模式，制定相应的 改进措施。
02
改进措施实施与验 证
实施改进措施后，对产品进行重 新评估，确保改进措施的有效性。
03Βιβλιοθήκη 持续改进在产品生命周期中持续进行 DFMEA分析，不断优化产品设 计，提高产品质量和可靠性。
03
经典案例一：汽车零部件设计 失效分析
案例背景介绍
改进措施实施及效果验证
改进措施
针对识别出的失效模式和原因，采取了相应的改进措施，如优化散热设计、改进电源管理模块、修复软件编码错误和 内存泄漏等。
效果验证
在实施改进措施后，对设备进行了重新测试和验证。结果显示，电池温度明显降低，屏幕闪烁问题得到解决，应用程 序运行稳定且不再崩溃。
经验教训
该案例表明，在设计阶段充分考虑潜在失效模式和影响至关重要。通过DFMEA等方法进行预防性分析， 可以及早发现并解决潜在问题，提高产品的可靠性和安全性。同时，持续改进和优化设计也是提升产品 质量和用户满意度的关键所在。
探测度评估
评估现有控制措施在多大程度上能够探测到失效模式的发生。
风险优先数计算
计算风险优先数（RPN）
将严重度、频度、探测度的评估结果相乘，得到每种失效模式的风险优先数。
汽车零部件失效分析
汽车零部件失效分析摘要：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。
汽车零部件的失效模式及其分析课件
案例三：油缸的腐蚀分析
总结词
油缸是汽车液压系统中 的重要组成部分，腐蚀 是其常见的失效模式之 一。
详细描述
油缸在工作中与液压油 接触，长期受到腐蚀影 响，导致其表面腐蚀、 剥落和裂纹。
分析方法
通过检查油缸的外观、 检测其材质变化和裂纹 情况，以及分析液压油 的成分等手段来确定油 缸是否受到腐蚀影响。
材料缺陷与失效的关系
裂纹
01
裂纹是导致零部件失效的重要原因之一，如焊接裂纹、铸造裂
纹等。
气孔
02
气孔会导致零部件强度下降，易发生疲劳和冲击失效。
夹杂物
03
夹杂物会破坏材料的连续性，增加应力集中点，加速疲劳失效
。
材料性能与失效的关系
强度
材料的强度决定了其承受载荷的能力，如抗拉强度、抗压强度等 。
韧性
定期维护保养
总结词
定期维护保养是预防和延缓汽车零部件 失效的重要措施。
VS
详细描述
根据汽车零部件的使用寿命和使用条件， 制定定期维护保养计划，包括更换机油、 清洗空气滤清器、更换刹车片和轮胎等。 通过定期检查和维护，及时发现并处理零 部件的磨损、老化、疲劳和腐蚀等问题， 以延长其使用寿命和确保车辆的安全性能 。
案例四：轮胎的弹性失效分析
总结词
轮胎是汽车与地面接触的唯一部件，其弹性失效对车辆的 性能和安全性有重要影响。
详细描述
轮胎在行驶过程中受到压力和摩擦力作用，长期使用可能 导致其弹性失效。弹性失效通常表现为轮胎变形、磨损和 裂纹。
分析方法
通过检查轮胎的外观、检测其弹性和硬度变化，以及分析 行驶数据等手段来确定轮胎是否发生弹性失效。
材料的韧性决定了其吸收能量的能力，对于防止冲击失效非常重 要。
轮毂螺母垫片断裂失效分析
AUTO TIME153AUTO PARTS | 汽车零部件时代汽车 轮毂螺母垫片断裂失效分析谢仔新宇星紧固件（嘉兴）股份有限公司 浙江省嘉兴市 314305摘 要： 材料为ML40Cr 的车轮轮毂螺母在装配后发现垫片断裂失效现象，通过宏观检查、断口分析、金相检测、硬度检测、化学成分分析、综合分析分析、氢含量测定等方法对垫片断裂原因进行分析。
结果表明：垫片表面在挤压过程中产生的微裂纹，在酸洗、镀锌等过程中，氢沿裂纹渗入基体，由于垫片硬度要求较高，从而导致氢脆开裂并扩展。
最终在装配应力作 用下发生断裂失效。
关键词：ML40Cr 轮毂螺母 断裂 硬度 氢脆轮毂螺母在装配后发现有垫圈开裂现象。
在其中部分轮毂中发现有1-2只开裂现象。
该螺母和垫圈材料均为ML40Cr，该垫圈加工工艺为：原材料球化—酸洗磷皂化—拉丝—切料压扁—退火—磷皂化—冷挤压—热处理—压圈—镀锌，热处理后硬度为38-44HRC。
为检查该批产品的断裂原因，以便防止后期在出现类似质量问题，笔者对断裂垫片进行检验和分析。
1 理化检查1.1 宏观观察实物如图1所示，材料为ML40Cr，从实物可见，垫圈存在两处开裂，为方便描述，现将两处分别标记为1#和2#。
1#2#图1 试样宏观形貌采用体视显微镜对样品进行宏观检查，图2所示为两处断口宏观形貌，可见断面均粗糙，隐约可见放射痕迹，放射痕迹收敛于垫圈内侧凹槽处（红色虚线框标记处），因此，该处为裂纹源区。
观察裂纹源区附近表面，可见存在金属堆积现象，如图3所示。
1.2 断口分析采用扫描电子显微镜分别对1#和2#断面进行微观形貌观察，图4所示为断面低倍形貌，可见，断面均可见放射状痕迹，裂纹 源区分别位于A1区和A2区边缘，为方便描述，现将断面分为A1、B1、C1和A2、B2、C2不同区域进一步描述。
图5为断面A1区微观形貌，断面为冰糖状沿晶形貌，并伴有晶间二次裂纹，局部晶面可见“鸡爪纹”。
图6所示为断面C2区微观形貌，可见为“冰糖状”沿晶形貌，并伴有晶间二次裂纹，局部晶面可见“鸡爪纹”。
汽车零部件断裂失效分析简述
注：失效模式的分析、确认是整个分析工作的第一步。
3 断裂失效分析
3.1 断裂失效分类
按断裂变形程度分类：韧性断裂、脆性断裂； 按应力类型分类：正断、切断； 按裂纹扩展途径分类：沿晶断裂、穿晶断裂、混晶断裂； 按载荷性质分类：疲劳断裂、延迟断裂、冲击(过载)断裂； 按微观断裂机制分类：解理断裂、韧窝断裂、疲劳断裂、蠕 变断裂等。
失效的批量性
与汽车的大规模生产方式有关，也与材料工艺的不稳定和异 常的使用工况有关；
失效形式的多样性
汽车是一个结构和功能相对复杂的行走机械，零件零部件的 结构和工艺种类繁多、工况和载荷形式不尽相同，带来的多 样性；
失效的阶段性
这与设计、材料、工艺制造 水平等因素有关。
2.3 失效分析技术要点
汽车零部件断裂失效分析
1、基本概念
失效：国家标准GB3187-82中定义：“失效（故障）----产品丧失规定的功
能。对可修复产品，通常也称为故障。”
规定的功能：是指国家有关法规、质量标准、技术文件以及合同规定的对
产品适用、安全和其它特性的要求。它既是产品质量的核心，又是产品是否 失效的判据。
3.2断裂失效形式
应力开裂的形式
拉 伸
不 同 类 型 负 荷 下 断 裂 形 式
3.3 应力-强度干涉模型
可靠性设计的基础原理； 模型的狭义概念：应力-安全系数-强度之间的关系； 模型的广义概念：设计-制造-使用失效之间的关系； 可靠性：性能和结构设计、制造工艺、使用工况； 是各种失效模式、影响因素及评价的基本思路。
结构——弯曲梁（悬臂、简支梁）、扭转杆、拉压杆、组合状态
等；
失效分析总结
失效分析总结第⼀章1、零件失效：当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件失效。
2、零件失效的含义：1）.零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等，从⽽完全丧失其功能。
2）.零件在外部环境下作⽤下，部分的失去其原有功能，虽然能够⼯作，但不能完成规定功能，如由于腐蚀导致尺⼨超差等。
3）零件虽然能够⼯作，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：通常是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进⾏的⼀切技术活动，也就是研究失效现象的特征和规律，从⽽找出失效的模式和原因。
4、失效分析可分为事前分析、事中分析、事后分析。
5、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）质量低劣、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。
第⼆章1.⼯程构件的失效分为断裂、磨损、腐蚀三⼤类。
2.失效形式分类及原因（表2-1P18）3.失效来源包括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4.应⼒集中：零件截⾯有急剧变化处，就会引起局部地区的应⼒⾼于受⼒体的平均应⼒，这⼀现象称为应⼒集中。
表⽰应⼒集中⼤⼩的系数称为应⼒集中系数。
5.缺⼝敏感性NSR=σNb/σb（σNb表⽰缺⼝式样抗拉强度，σb表⽰光滑试样抗拉强度）⽐值NSR越⼤，敏感性越⼩。
当NSR>1时，说明缺⼝处发⽣了塑性变形的扩展，⽐值越⼤说明塑性变形扩展越⼤，脆性倾向越⼩。
塑性材料的NSR>1，材料反⽽具有缺⼝强化效应，缺⼝敏感性⼩甚⾄不敏感。
NSR<1，说⾯缺⼝处还未发⽣明显塑性变形扩展就脆断，表⽰缺⼝敏感。
6.内应⼒通常分为3类：第⼀类内应⼒（宏观应⼒）是指存在于物体或者在较⼤尺⼨范围内保持平衡的应⼒，尺⼨在0.1mm以上；第⼆类内（微观）应⼒是指在晶粒⼤⼩尺⼨范围内保持平衡的应⼒，尺⼨为10-1~10-2mm；第三类（微观）应⼒是在原⼦尺度范围保持平衡的应⼒，尺⼨为10-3~10-6。
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汽车零件类型、强度的基本状况及波动幅度
硬度 HB 100-140 150-200 210-255 255-285 285-321 321-385 38-42 42-48 48-52 50-55 58-63 HRC 强度 MPA 240-300 750 830 930 1060 1200 1300 1450 1700 1900 2300 疲劳强度 MPA 140 375 415 465 530 600 650 700 850 950 1100 零件 板材 机械加工 工艺 热轧态 正火、退火 1、 调质（淬火加高 温回火） 2、 锻后控冷
4.2 汽车零部件疲劳断裂分析案例
案例1、车轮的腐蚀疲劳开裂
过程：充气凝结水、腐蚀坑、应力 集中、结构变形、疲劳开裂； 结构1：工作中轮辋失圆，槽型结 构在椭圆的短轴方向收口，长轴开 口；包括轮胎的外张力。 结构2：在槽根部弯曲结构处有附 加弯矩、应变集中，疲劳开裂。 结构3：腐蚀坑的应力集中。 关注防腐的工艺质量，这是原因。
结构——弯曲梁（悬臂、简支梁）、扭转杆、拉压杆、组合状态
等；
配合——间隙或过盈配合、锁紧及摩擦配合、定位性配合、啮合
性配合、支撑和约束等；
结构特性——刚性件、弹性件、柔性件、吸能件、平衡性件等； 载荷特性——脉动载荷、冲击或多冲载荷、振动、约束、动平
衡载荷、热应力件、耐腐蚀件等。
2.2 汽车零部件失效特性
2、 汽车零部件及断裂失效特性
总成——发动机、离合器、变速器、传动系统、前桥、 驱动桥、前后悬架系统、车身车架、转向系统、压力及 容器系统等，又可以分为若干子系统和零部件。
2.1 总成、零件、结构、载荷
零件——齿轮类、轴杆类、弹簧类、轴承类、壳体类、支架类、
紧固件类、油气管路、垫片类、轮带类、其它等；
鉴于“灰色系统”的原理，对于各种失效和问题的认知是一个持 续、不断变换和深入的过程。对于实际的问题认知具有阶段性。 是一个不断地积累、归纳和理性认识地过程。
掌握理论，尊重实际，符合逻辑，失效是一个实践和思维过程。 要能够自我否定，不盲目追求 “结果”，承认总会有一些说不清 的问题。 认识需要实践验证，宗旨在于解决问题。要熟知和掌握标准和技 术条件及其意图，熟悉零部件功能和工作条件，同时关注各种技 术条件与具体失效形式的关系。
失效分析：是判断产品的失效模式，查找产品失效机理和原因，提出预防再失效
对策的技术活动和管理活动。因此，失效分析的主要内容包括：明确分析对象，确定 失效模式，研究失效机理，判定失效原因，提出预防措施(包括设计改进)。
失效模式：是指失效的外在宏观表现形式和过程规律，一般
可理解为失效的性质和类型。
失效原因：失效原因通常是指酿成失效甚至事故的直接关键
2.3 汽车零部件的失效类型
QC/T34-92《汽车的故障模式及分类》中将常见故障分为6类： (a)损坏型故障模式。如：断裂、碎裂、开裂、点蚀、烧蚀、击穿、变形、 拉伤、龟裂、压痕等。 (b)退化型故障模式。如：老化、变质、剥落、异常磨损等。 (c)松脱型故障模式。如：松动、脱落等。 (d)失调型故障模式。如：压力过高或过低、形成十条、间隙过大或过小、干 涉。 (e)堵塞与渗漏型故障模式。如：堵塞、气阻、漏油、漏水、漏气、渗油等。 (f)性能衰退或功能失效型故障模式。如：功能失效、性能衰退、异响、过热等。
轴杆类、螺栓类
弹性件 抗扭件 摩擦磨损、接触 疲劳件
淬火加中温回火
感应淬火\渗碳淬火\ 淬火加低温回火
汽车零件强度和疲劳强度（0.5）的实际波动状况（经验）是：跨 过一个强度级别，强度的波动应该<10%左右。
弯曲疲劳曲线
2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300
4 汽车零部件疲劳断裂分析
4.1疲劳断裂形式
断口分析是疲劳分析的重要环节，包括结构、应力分布场、载荷 形式、异常工况、应力的大小等因素特征都会有所体现； 也要关注断口或失效性质的转化及相关的条件。
疲劳断口形态
疲劳断口形态
贝壳纹形成机理
关注那些随机 性冲击载荷、 台架试验的连 续不变的载荷 和铸铁的疲劳 断口，有时并 不十分典型。
疲劳断裂的强度、应力、寿命要素分析
疲劳寿命是有限的，但零部件早期的疲劳断裂的实际寿命一 般表现为成倍或是数量级的变化和降低，这是通常考虑疲劳 断裂分析的一个基点； 对于疲劳强度和疲劳应力均可以产生不同原因和幅度上的波 动；两者相交时产生疲劳断裂，各自的贡献度如何及如何评 价是我们断裂分析的关注点； 目前的断裂失效分析主要还是处在定性的分析阶段，要关注 那些首要的因素或是主要矛盾； 这些看法具有阶段性，适应于目前机械工业的国情，包括设 计、制造和使用等各方面的状态。
材料或零部件疲劳寿命每降低一个数量级，需要工作应力提 高1.36 倍，或者材料强度降低25%倍。 以降低一个疲劳寿命“阶”为条件，材料强度降低25%，零 部件的疲劳强度可能需要降低2—3个强度级别这在实际上是很少 见到的，但应力的成倍提高是很容易达到的。
注：本数据仅是应力-强度干涉模型理论下，对于结构件疲劳断裂分析中 那些致裂因素的活跃性的定性的评价，即指应力的因素更为活跃。也是 考虑问题的一种思路或是基点，并不排除强度因素。
结构件材料和工艺强度。 设计和制 造的质量 零件和系统的结构强度。
设计、制造、使用偏离
设计、制造偏离
3.4 断裂分析要素的评价
“应力-强度干涉模型”的应力和强度是断裂分析的两大要素，其中哪 个要素贡献较大？最为活跃？如何地感知和评价是断裂分析中的一个 焦点； “力学要素”是断裂失效分析的第一要素。因为力学因素的变换、波 动、属性远比强度属性要活跃得多，复杂得多。例如占开裂问题绝大 部分的疲劳断裂（含脆性断裂）基本上是一个力学属性的表征； “力学分析的范畴”包括：结构和配合的特性、载荷的性质和幅值、 大多的内在质量缺陷、工作和运行的状态、应力状态等等。他们不仅 决定了是否开裂，还总体上决定了以什么形式或在什么部位开裂。 “材料的强度要素” 是在技术条件和标准的基础上和对寿命影响的能 力的角度上评价，其与延迟开裂和形变开裂等关系更密切。
应力-强度干涉模型原理
可靠性设计； 诸因素的为服从一定分布规律的随机变量； (设计应力和设计的强度; 使用的应力和相应部位的强度).
应力-强度干涉模型原理
参数分布的离散程度，中值的偏移； 干涉的部分表示失效概率或不可靠度。
应力-强度干涉模型应用
（广义）应力参数 失 效 1、危险部位、 失效的寿命和形 式的预期； 2、失效形式有 断裂、变形、磨 损、腐蚀等； 广义强度参数
案例3、半轴圆角旋转弯曲疲劳开裂
法兰盘承受的旋转弯曲应力应该与轮毂轴承间隙过大有关， 也有考虑变形等因素影响了桥壳和轮毂的垂直度的； 关注约束的丧失对相关件的受力形式的影响。
半轴的结构特性
有数据表明半轴疲劳试验中有三条疲劳曲线并存，其中：
A曲线：低应力高寿命阶段为花键正应力疲劳开裂，表现出了对花键部位某种应 力集中的敏感性；（花键弯曲正应力） C曲线：中应力中寿命阶段，为法兰圆角部位的正应力疲劳断裂，表现出了对圆 角处应力集中的敏感性； （扭曲正应力） B曲线：高应力低寿命阶段为纵向剪切疲劳开裂，表现出对高应变性质的敏感性， 而对应力集中条件不敏感。
案例4、后桥壳弯曲疲劳开裂
局部焊接支架垫块，堆焊过于靠近底平面而引起应力集中，引发疲劳裂纹。 危险的部位的焊接要谨慎，考虑离开危险截面，减小应力集中因素。
关于灰色系统
从人类实践的绝对性来看，人类可以穷尽对机电 失效规律及其预防的认识，但从对失效分析的个 别实践和认识来看，又总是在有限的空间内进行 的。因此，对失效特点和规律的认识又往往是有 限的和相对的，这就决定了失效分析的研究和发 展总是处于一个灰色系统内。 包含着失效分析的持续性、阶段性、可认知性和 无止境性等含义。
系统以及 结构件应 力计算及 设计
1、功能及工况的预期 2、系统的配合、啮合 、支撑、约束； 3、结构件尺寸及精度 4、应力和条件的设计
图纸、设 计书及各 种技术条 件。
1、材料和零件的强度 2、结构强度； 3、工作的条件变化。
工作应力
载荷工况：载荷的形式 、大小及其他工作条件。 1、确定具体的 失效形式； 1、结构件的加工质量 2、查找特定的 2、系统的装配调整质 失效与相关因素 量； 的关系。 3、工作介质及环境。 失效偏离
3.2断裂失效形式
应ห้องสมุดไป่ตู้开裂的形式
拉 伸
不 同 类 型 负 荷 下 断 裂 形 式
3.3 应力-强度干涉模型
可靠性设计的基础原理； 模型的狭义概念：应力-安全系数-强度之间的关系； 模型的广义概念：设计-制造-使用失效之间的关系； 可靠性：性能和结构设计、制造工艺、使用工况； 是各种失效模式、影响因素及评价的基本思路。
失效分析是可靠性工程的技术基础之一，可靠性是产品的关键
质量指标，可靠性技术是质量保证技术的核心。可靠性技术从宏观 统计入手，可以得到产品可靠性的各种特征参数和宏观规律，但不 能回答产品怎样失效或为什么失效。
失效分析是安全工程的重要技术保证之一,安全工程以事故为
研究对象，很多事故是由产品失效所致。失效分析可以找出薄弱环 节，查明不安全因素，发现事故隐患，预测由失效引起的危险，提 出优化的安全措施。是安全工程强有力的技术保证。
案例2、变速器输入轴套管旋转弯曲疲劳断裂
轴管旋转弯曲疲劳开裂，失圆开裂； 离合器分离轴承与输入轴套管的同心定位有问题，使 其承受了旋转弯曲应力，也称作附加弯矩； 轴静止，弯曲应力旋转，轴承轴心在旋转； 要重点观察分析套管表面的接触、摩擦痕迹； 同时产生的失圆现象还引发了管口的失圆疲劳裂纹。