螺栓失效分析

改善措施：
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三、分析实例
其他
2013年5月17上海通用因车轮螺栓断裂隐患召回2653辆凯迪拉克。
日前，上海通用汽车有限公司向国家质检总局备案了召回计划，将自 2013年5月17日起，召回部分2013年款进口凯迪拉克SRX汽车(配置18英
寸轮毂)，生产日期为2012年9月3日至2013年3月7日。据该公司统计，
在中国大陆地区涉及2653辆。 缺陷产生的原因是由于北美通用汽车公司生产的部分2013年款SRX车
辆的车轮螺母扭矩控制问题，可能导致螺母松动，引起行驶过程中车轮
异响或方向盘抖动，如忽视该情况并继续使用车辆，车轮螺栓可能断裂， 存在安全隐患。
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螺栓失效分析
杨和宇 2013年12月19日
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目
一 失效分析简介
录
二 螺栓失效分析基本方法
三 分析实例
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一、失效分析简介
1.失效定义 一个零件或部件不能履行设计赋予它规定的功能，称该零件或 部件失效。
a.完全不能工作；
b.可以工作，但不能令人满意地完成预期的功能； c.受到严重损伤不能可靠而安全的连续使用，必须拆下来进行修理
a.裂纹源区：一个光滑、细腻的细小区域，由于受交变应力的作用，裂
纹两侧，因反复挤压而变得平坦、光滑。 b.裂纹扩展区：该区的最大特点是有疲劳弧线。
这是裂纹扩展中的停顿或应力大小变化时，裂纹
前沿线所留下的痕迹。微观形貌是存在疲劳辉纹 c.裂纹快速扩展区：疲劳裂纹扩展至一定深度后，零件的剩余截面积不
足以抵抗外力的作用而产生瞬时破断。该区的特征是放射条带。
——材料缺陷 ——制造工艺（冷加工、热加工、表面处理等等）
——贮存、运输（碰撞、锈蚀…）
——装配（如螺栓拧紧力矩…） ——服役条件（环境温度、受力状态、腐蚀环境、相关件的影响等)
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一、失效分析简介
3.失效分析的意义 机械产品设计者的主要任务，是为社会提提供质量好、寿命长、成 本低的产品。一种新产品的诞生，开始并不是完美的，多少会存在各种
大小不同的问题，这在设计、制造中可能难以发现，往往只有在使用中
才能充分暴露。为此，设计、制造者必须针对产品使用中出现的失效进 行仔细分析，找出问题的症结，重新改进设计、制造。再投入使用，发
现问题，再改进，这个循环过程也许要反复进行多次。因此，失效分析
是机械产品的质量由不完善走向完善的必经之路，是机械产品可靠性设 计重要的一环。
或更换。
应注意把失效与废品区别开来，前者是在使用过程中出现的， 后者是在生产制造过程中产生的。另外，失效又分为正常失效和非
正常失效，达到设计寿命的为正常失效，反之为非正常失效，后者
才是通常失效分析工作的主要对象。
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一、失效分析简介
2.失效的来源 造成失效的来源主要有以下方面： ——设计
——选材
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二、螺栓失效分析基本方法
1.螺栓失效分析的思路、方法. 1）收集背景资料：失效件的设计图纸、要求；失效件的制造历史；失 效件的服役情况、环境、受力情况…。
2）失效件的现场状态：运行记录、询问现场人员、拍照。
3）化学成分分析：鉴别材料的选择是否正确。 4）无损探伤：磁粉、超声波、着色、涡流、X射线、γ射线、工业CT…。
5）断口分析：保存好失效件的断口，不要受到损伤，不要将两个断口
去吻对，断口上的附着物不要忙于清除。断口的清洗要小心谨慎。 6）金相检验：包括低倍与高倍。
金相检验是做金属表面和心部组织,分析金属材料在热处理中出现的缺
陷和组织,以及在使用过程中出现的缺陷分析。
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二、螺栓失效分析基本方法
1.螺栓失效分析的思路、方法. 7）断口电镜分析：扫描电镜，透射电镜，俄歇谱仪，能谱分析等。 8）受力分析：光弹，应变片，涂漆，X射线应力测定。
断裂后产生的断口存储记录了大量失效特征及失效原因的信息，因 此，断口分析是失效分析最基本，也是最重要的方法之一。通过断口的
形态分析去研究一些断裂的基本问题：如断裂起因、断裂性质、断裂方
式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。
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二、螺栓失效分析基本方法
2.螺栓失效的断口分析 疲劳断裂在全部结构零件的破坏中，疲劳断裂占绝大多数，疲劳断 口大体上可分成三个区：
9）力学性能测试：硬度，断裂模拟试验：对一些吃不准的破坏形式，
根据受力条件、环境进行模拟重现。 10）分析、结论。
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二、螺栓失效分析基本方法
2.螺栓失效的断口分析 断裂是机器零件失效最严重的表现形式之一，对断裂的研究已发展 成一门独立的边缘学科，涉及到断裂力学，断裂物理，断裂化学和断口
来自百度文库
学等多个分支。
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二、螺栓失效分析基本方法
2.螺栓失效的断口分析 断口示意图
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三、分析实例
Mazda6轮辋螺栓行驶中断裂分析 发生条件： 现场情况：
分析结论：螺栓疲劳断裂的原因是轮毂螺栓松动，导致螺栓工作中承受
异常弯曲疲劳载荷而断裂。轮毂螺栓松动的原因可能是装配力矩控制不 当导致，或者螺栓和螺母的加工和配合精度等问题。