机械产品失效分析的任务、方法及其展望
机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势
机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势机械设备在工业生产中起着至关重要的作用,然而由于长期使用和环境因素的影响,机械设备故障频繁发生,给工业生产带来了严重的影响。
机械设备故障诊断和监测成为工业生产中的重要环节。
本文将就机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势进行探讨。
一、常用方法1. 视觉检查法视觉检查法是最简单的一种故障诊断方法。
通过对机械设备进行外观检查,发现设备的异常情况,如锈蚀、变形、磨损等。
虽然这种方法简单易行,但是很难发现一些微小的故障,且需要专业人员进行检查,受制于人的主观能力。
2. 振动分析法振动分析法是通过对机械设备的振动信号进行分析,判断设备的运行状态。
通过分析机械设备振动信号的频率、幅值等参数,可以判断设备是否存在故障,并对故障类型进行初步诊断。
这种方法需要专业的振动传感器和分析软件,对操作人员的要求较高,但可以有效地提前发现机械设备的故障。
3. 声音诊断法4. 温度监测法以上所述为常用的机械设备故障诊断和监测方法,每种方法都有其适用的范围和局限性。
这些方法可以单独或者组合使用,提高故障诊断和监测的准确性和可靠性。
二、发展趋势随着科学技术的不断进步,机械设备故障诊断和监测方法也在不断发展和完善。
未来,机械设备故障诊断和监测方法将呈现以下几个发展趋势:1. 自动化未来的机械设备故障诊断和监测系统将趋向于自动化。
随着人工智能、大数据和云计算等技术的不断发展,机械设备故障诊断和监测系统将能够自动采集、处理和分析数据,并通过人工智能算法进行故障诊断和预测。
这将大大提高故障诊断和监测的效率和准确性。
2. 多模态融合未来的机械设备故障诊断和监测方法将趋向于多模态融合。
传统的故障诊断和监测方法主要依靠单一数据源进行分析,而未来的方法将结合振动、声音、温度、油液等多种数据源,进行综合分析,以提高故障诊断的准确性和可靠性。
3. 无损检测未来的机械设备故障诊断和监测方法将趋向于无损检测。
失效分析的任务
失效分析的任务随着技术的不断进步和应用的不断扩展,现代工业领域的复杂机械设备也越来越多。
而这些机械设备在使用过程中总会出现各种各样的故障,这些故障不仅会影响机器的正常运行,还可能对生产效率和安全性产生巨大的影响。
因此,如何准确、高效地进行失效分析成为了现代工业领域中必备的一项技能。
失效分析的主要任务是通过对故障产生的原因分析,挖掘机器失效的本质,进而对机器进行进一步的优化,起到提升生产效率以及减少机器故障的目的。
失效分析的基本流程失效分析的流程包括“故障现象描述、故障资料收集、故障分析、故障解决、故障预防”五个步骤。
故障现象描述在进行失效分析的过程中,首先需要准确地描述机器的故障现象。
具体来说,需要表述以下几个方面的信息:1.机器故障的位置2.故障发生的时间和频率3.故障对机器操作的影响4.有无观察到故障前兆故障资料收集确定了故障现象后,需要从多个方面收集机器的故障资料。
故障资料可以分为以下几类:1.机器设计图纸和说明书等资料2.机器运行参数的记录3.远程监测和传输的数据4.工程师和设备操作者等人员的经验等信息故障分析收集到故障资料后,就需要对故障进行进一步分析。
主要包括以下几个方面:1.确定故障的类型和范围2.分析故障产生的原因3.确定故障的根本原因4.进一步减少和降低故障发生的可能性故障解决在完成故障分析后,需要根据故障分析结果进行机器的维修和修理工作。
故障预防通过以上步骤完成故障解决后,还需要进行故障预防。
具体来说,需要考虑以下几个方面:1.研究机器故障的根本原因,采取措施减少或避免故障的发生。
2.向操作人员进行更全面、更系统的培训。
3.对机器进行定期的检查和维护保养。
通过多年的实践和研究,失效分析已成为现代工业领域中必不可少的一项技能。
科学的失效分析过程能帮助我们快速、准确地解决机器故障,提高生产效率和安全性。
在实际操作中,需要严格遵守失效分析的基本流程和步骤,以保证分析的准确性和可靠性。
机械结构的材料失效分析与改进
机械结构的材料失效分析与改进一、引言机械结构是各行各业中必不可少的一部分,其材料失效会严重影响机械的可靠性和工作效率。
因此,对机械结构的材料失效进行分析和改进至关重要。
本文将探讨机械结构材料失效的原因及相应的改进方法,并提出一些实用的建议。
二、机械结构材料失效的原因1. 疲劳失效疲劳失效是机械结构中最常见的材料失效形式之一。
当机械结构长时间受到循环载荷时,材料会因应力集中和微裂纹的形成而发生疲劳失效。
这种失效不会在一次加载下立即发生,而是在多次循环加载后逐渐积累。
其中一种常见的改进方法是增加材料的强度和韧性,以延缓疲劳失效的发生。
2. 腐蚀失效腐蚀失效是机械结构中另一常见的材料失效形式。
当机械结构长时间暴露在恶劣环境中,如潮湿、酸性或碱性环境中,材料会与介质发生化学反应,导致腐蚀失效。
为了避免腐蚀失效,可以选用具有良好抗腐蚀性能的材料或对材料进行涂层保护。
3. 疲劳蠕变失效疲劳蠕变失效是一种在高温和高载荷条件下发生的材料失效形式。
当机械结构长时间在高温环境中受到循环加载时,材料会发生塑性变形和晶体结构的改变,最终导致疲劳蠕变失效。
改进方法包括使用高温合金材料、调整结构设计以减少应力集中等。
4. 强度不足导致的破坏机械结构在运行过程中受到的载荷可能会超过其材料的强度极限,导致结构破坏。
为避免这种情况,需要对机械结构进行合理的强度计算和结构优化。
此外,材料的选择和处理也是提高强度的重要方面。
三、机械结构材料失效的改进方法1. 材料选择与处理在设计机械结构时,合理选择材料是避免材料失效的基础。
不同材料具有不同的力学性能和耐久性,要根据具体应用场景来选择。
同时,适当的材料处理也可以提高材料的强度和韧性。
2. 细化结构设计结构应力集中是材料失效的主要原因之一,因此细化结构设计是降低应力集中程度的有效方法。
通过优化结构的几何形状和连接方式,可以减少应力集中现象,提高结构的耐久性。
3. 表面处理和涂层保护对于需要抗腐蚀的机械结构,进行表面处理和涂层保护是必要的。
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。
机械零件的失效分析
失效分析方法和技术
1
外部检查
通过外部观察和测量,我们可以找到外部因素对失效的影响。
2
内部检查
通过内部切割和断面观察,我们可以了解零件的内部结构和缺陷情况。
3
材料分析
使用材料分析技术,如金相显微镜、扫描电镜等,可以帮助我们研究材料性质和 缺陷。
实例:钢件的疲劳失效分析
失效模式分析
通过分析钢件的疲劳失效形态, 我们可以确定失效模式和机制。
老化特征
通过观察塑料件的颜色变化、表面开裂等现象, 可以判断是否发生老化。
替代材料
通过寻找抗老化性能更好的材料,可以延长塑料 件的使用寿命。
结论和总结
机械零件的失效分析是提高产品可靠性和寿命的重要工具。通过深入研究失 效模式和原因,并采取相应的改进措施,我们可以更好地理解和应对机械零 件失效问题。
通过了解失效原因,我们可以改进设计、材料和制造过程,提高机械零件的可靠性和寿 命。
失效分析的基本原理
1 失效模式与机理
了解失效模式和机理可以帮助我们快速定位和识别失效的根本原因。
2 数据收集与分析
通过收集和分析失效数据,我们可以找到共同点和规律,帮助我们预测和预防将来的失 效。
3 实验与测试
通过实验和测试,我们可以验证我们对失效原因和机制的假设,从而得到更可靠的结论。
断口分析
观察钢件的断口形态,可以帮助 我们了Байду номын сангаас失效的根本原因。
金相分析
通过金相显微镜观察钢件的显微 组织,可以揭示材料的缺陷和组 织性质。
实例:塑料件的老化失效分析
老化机制
塑料件的老化失效通常由紫外线辐射、热氧化、 水解等因素引起。
老化测试
机械结构的失效分析与故障预测技术
机械结构的失效分析与故障预测技术机械结构的失效是指在机械设备运行过程中,由于各种原因导致结构性能不正常,无法正常工作或损坏的现象。
失效可能来自于材料疲劳、设计缺陷、运行条件不当等多种因素。
为了保障机械设备的可靠性和安全性,失效分析与故障预测技术成为了重要的研究方向。
失效分析是对失效机理和失效原因进行深入研究的过程。
通过失效分析,可以确定失效的根本原因,从而采取相应的措施进行修复和预防。
失效分析的关键是寻找失效的痕迹和根源。
常用的失效分析方法包括非破坏性检测、断口分析、金相显微镜观察等。
非破坏性检测是一种通过对材料进行检测而不破坏其正常使用状态的技术。
常见的非破坏性检测方法包括超声波检测、涡流检测、射线检测等。
这些方法可以有效检测出材料中的缺陷、裂纹等问题,帮助工程师及早发现可能的失效隐患。
断口分析是对失效材料的断口形貌和组织结构进行观察和分析的方法。
通过对断口形貌的观察,可以初步推断失效形式,如拉伸、剪切、疲劳等。
金相显微镜观察则可以进一步深入分析材料的组织结构和缺陷,帮助确定失效机理和原因。
除了失效分析,故障预测技术也是机械结构可靠性研究的重要内容。
故障预测旨在通过对机械设备的运行数据进行分析,提前发现故障的迹象,采取相应的维修和保养措施,避免设备的突发损坏和停机。
故障预测技术主要包括统计分析、机器学习和人工智能等方法。
统计分析通过建立故障模型,利用设备历史运行数据进行故障概率分析,预测设备的可靠性和寿命。
机器学习和人工智能技术则通过对大量数据的学习和模式识别,能够对设备的状态和运行特征进行智能化的分析和预测。
一种常用的故障预测方法是振动信号分析。
机械设备在运行过程中会产生振动信号,而不同种类的故障往往表现出不同的振动特征。
通过对振动信号的采集和分析,可以实时监测设备的健康状态,并提前发现故障的迹象。
此外,近年来随着物联网技术的快速发展,机械结构的失效分析与故障预测也迎来了新的机遇。
通过将传感器和数据采集装置与机械设备相连接,可以实现对设备运行数据的实时监测和采集。
机械零件失效分析
机械零件失效分析机械零件是构成机械设备的基本组成部分,其质量和性能的好坏直接关系到整个机械设备的可靠性和安全性。
然而,在机械设备的长期运行中,由于各种原因,机械零件可能会出现失效现象。
失效分析是一种通过分析失败机械零件的失效原因来帮助我们改进设计、制造和维修策略的方法。
一、失效类型机械零件的失效类型多种多样,常见的包括疲劳失效、磨损失效、腐蚀失效、断裂失效等。
疲劳失效是指材料在交变载荷作用下的长期疲劳过程中逐渐出现的损伤。
磨损失效是指机械零件在运行过程中由于与其他零件或外界环境的摩擦而造成的表面磨损。
腐蚀失效是指机械零件由于环境中的化学腐蚀而失效。
断裂失效是指机械零件由于超过其承载能力而发生断裂。
二、失效原因机械零件失效的原因也是多种多样的,常见的有材料问题、设计问题、制造问题、装配问题、使用问题等。
材料问题是指机械零件材料的质量或性能不达标,如含气体、夹杂物、晶粒非均匀等。
设计问题是指机械零件在设计过程中存在结构强度不足、刚度不够的问题。
制造问题是指机械零件在加工过程中存在加工质量不合格、工艺控制不严等问题。
装配问题是指机械零件在装配过程中存在装配不当、配合间隙设计不合理等问题。
使用问题是指机械零件在使用过程中存在操作不当、润滑不足等问题。
三、失效分析方法失效分析是通过分析失效零件的失效样品、现场情况以及相关维修记录来查找失效原因。
常用的失效分析方法包括物理分析、化学分析、力学分析、金相分析等。
物理分析是通过观察失效零件的外部形态和内部结构来判断失效形式。
化学分析是通过对失效零件进行化学成分分析以及腐蚀产物分析来判断失效原因。
力学分析是通过对失效零件进行力学性能测试以及有限元分析等方法来判断失效原因。
金相分析是通过对失效零件进行金相组织观察以及晶体学分析等方法来判断失效原因。
四、失效分析结果的应用失效分析的最终目的是为了指导我们改进机械零件的设计、制造和维修策略,提高机械设备的可靠性和安全性。
机械设备故障分析与诊断技术及发展趋势
机械设备故障分析与诊断技术及发展趋势摘要:当前,我国正处于经济快速增长期,随着城市功能不断完善,各种工程项目不断开工,建设规模逐步扩大,大量的工程机械设备运用到辅助施工中,有效缩短了工程施工周期,进一步提升施工单位经济效益。
但工程机械设备因为自身结构复杂,需要各种零部件相互配合才可以保证设备安全稳定运行。
在具体施工中,由于工程进度要求紧,工程机械设备长期使用导致设备零部件磨损、老化严重,再加上容易受到外部环境因素的不良影响,常常因为零部件更换不及时,严重影响到设备的运行性能,如若机械设备出现故障,将延误工期,甚至酿成生产安全事故。
鉴于此,文章结合笔者多年工作经验,对机械设备故障分析与诊断技术及发展趋势提出了一些建议,仅供参考。
关键词:机械设备;故障分析;诊断技术;发展趋势引言现如今,机械设备产生故障对整体工作没有积极意义,这就需要工作人员做好维修养护工作,避免产生不必要的故障问题,造成企业的不必要损失。
做好故障分析处理和日常养护工作,促进行业的高速发展,促进企业的综合竞争力得到提升。
1、机械设备故障分析(1)频谱分析法。
频谱分析法是将复杂的噪音信号转变为简单的信号,找出一个信号在不同频率下的信息进行处理。
(2)相关分析法。
相关分析法是两个或者多个处于同等位置的随机变量之间的关系的一种统计分析法。
在机械故障诊断中能够多采用积差相关系数进行分析。
(3)机械模型法。
1)状态估计法。
状态估计法是根据获得的数据估算出机械内部状态的一种方法,对于了解和控制系统具有重要意义。
2)参数估计法。
参数估计法是从总体参数中随机抽取样本进行分析,通过抽取的样本整体估计全部未知参数的过程。
3)一致性检验法。
一致性检验其实质就是要数据保持一致性。
属于层次分析中成对比矩阵的一种检验方式。
(4)人工智能法。
1)专家系统法。
专家系统法是借助于计算机的一种方法,其内部程序包含大量的领域专家的经验与知识水平,通过计算机最终得出领域的答案。
机械结构失效模式分析与预测方法研究
机械结构失效模式分析与预测方法研究引言机械结构的失效是指在使用过程中由于各种原因导致结构无法继续正常工作的状态。
机械结构的失效不仅会导致设备的停止运行,还可能造成严重的安全事故和经济损失。
因此,研究机械结构的失效模式分析与预测方法具有重要的意义。
本文将探讨机械结构失效模式分析与预测方法的研究现状和发展趋势。
一、机械结构失效模式的分类机械结构的失效可以分为弹性失效和塑性失效两大类。
弹性失效是指机械结构在受力作用下无法承受弹性变形而失效,常见的弹性失效模式有断裂、扭曲等;塑性失效是指机械结构在受力作用下已经发生非弹性形变而失效,常见的塑性失效模式有蠕变、疲劳等。
二、机械结构失效模式分析方法机械结构失效模式分析是通过对结构的设计、材料特性、受力状态等因素进行分析,确定结构的失效模式。
常用的机械结构失效模式分析方法有牛顿-拉夫逊法、有限元法、损伤力学方法等。
牛顿-拉夫逊法是一种经典的力学分析方法,通过将结构的等效力学模型建立起来,计算结构在受力下的位移、应力等物理量,从而分析结构的失效模式。
这种方法简单且可靠,适用于结构失效模式的初步预测。
有限元法是一种数值分析方法,主要通过在结构中离散取点,建立节点间的相互作用关系,进而计算结构在受力下的位移、应力等物理量。
有限元法的优势在于可以模拟复杂的结构形状和材料特性,并且可以考虑非线性和动态效应。
因此,有限元法在机械结构失效模式分析中得到了广泛的应用。
损伤力学方法是一种力学分析方法,用于描述材料和结构的破坏行为。
该方法通过定义损伤变量来描述材料和结构的破坏程度,进而分析其失效模式。
损伤力学方法主要考虑材料的应力破坏和材料的损伤扩展,可以较好地描述结构的疲劳和破坏过程。
三、机械结构失效预测方法机械结构失效预测是指在结构使用过程中,通过对结构的损伤状态进行监测和评估,预测结构的失效时间和失效模式。
常用的机械结构失效预测方法有准则方法、统计方法和机器学习方法。
准则方法是一种基于经验公式和试验数据的失效预测方法,通过将机械结构的工作条件、材料特性等因素与试验数据建立关联,从而预测结构的寿命和失效模式。
机械零部件的失败分析与预测
机械零部件的失败分析与预测近年来,机械行业发展迅速,机械零部件作为机械设备的基础和核心组成部分,其性能和可靠性对机械设备的正常运行起着至关重要的作用。
然而,由于各种因素的影响,机械零部件的失效现象时有发生。
本文将探讨机械零部件的失败分析与预测,以期提高机械设备的可靠性和使用寿命。
一、机械零部件的失效现象机械零部件的失效现象主要包括疲劳断裂、塑性变形、磨损、腐蚀等。
其中,疲劳断裂是最常见的失效形式之一。
疲劳断裂主要是由于零部件在长期受到交替加载的作用下,造成材料内部的微裂纹逐渐扩展,最终导致断裂。
塑性变形则是由于零部件在受力作用下发生形变超过其材料的弹性极限,从而导致变形或破裂。
磨损是因为零部件在摩擦过程中逐渐丧失材料表面,进而影响其正常使用。
腐蚀则是由于环境中的氧气、水分以及化学物质的作用,使零部件表面产生腐蚀现象,降低其力学性能和耐久性。
二、机械零部件失效的原因机械零部件失效的原因可以归纳为设计缺陷、材料问题、制造质量和运行条件等方面。
设计缺陷是指零部件在设计过程中出现的问题,如强度计算不准确、尺寸过小或过大等。
材料问题主要表现为材料的强度不足、硬度不均匀等。
制造质量是指零部件在加工过程中可能出现的问题,如加工精度不高、表面粗糙度过大等。
运行条件则是指零部件在工作环境中受到的影响,如温度过高、振动过大等。
三、机械零部件的故障分析方法为了找出机械零部件失效的原因,需要进行故障分析。
故障分析主要包括收集故障信息、现场调查、样品分析和实验验证。
首先,需要收集有关故障的信息,包括工作环境、工作条件、使用时间、维护记录等。
其次,进行现场调查,观察故障部位的状态和周围环境,以获得更多的细节信息。
接下来,对故障零部件进行样品分析,可以借助一些工具和设备,如金相显微镜、扫描电子显微镜等。
最后,进行实验验证,模拟故障条件和工作状态,以证实故障原因。
四、机械零部件失效的预测方法机械零部件失效的预测是为了及时采取相应的保养和维护措施,以延长机械设备的使用寿命和提高可靠性。
关于机械零件的失效调查
关于机械零件的失效调查机械零件是机械设备中最基本的构成部分,它们的性能和可靠性直接决定了整个机器设备的运行效果。
然而,由于各种因素的影响,机械零件在使用中常常会出现失效现象,如断裂、裂纹、疲劳等。
这些失效现象不仅会影响机器设备的正常运行,还可能引发严重的事故。
为了保障设备的安全性和正常运行,进行机械零件失效调查显得非常必要。
机械零件失效调查的目的是寻求失效原因,评估失效影响和提出改进措施,从而进一步提高机械设备的可靠性和安全性。
失效调查的方法包括实验分析、仿真计算以及现场调查等。
具体而言,失效调查应从以下几个方面着手。
首先,需要从理论分析和实验研究两方面入手。
理论分析是指通过对机械零件的技术参数、工作条件、应力状态等进行分析,计算出机械零件可能发生的失效形式和时间,从而为实验研究提供理论依据。
实验研究则是指在实验室或实际工作环境中对机械零件进行相应的试验和测试,获取零件的性能参数、损伤程度和失效模式等信息。
实验分析和理论分析两者缺一不可,相互印证,才能准确找到失效原因。
然后,针对发现的失效原因进行仿真计算。
仿真计算是以数学模型和计算机技术为基础,通过模拟机械零件在不同工作状态下承受的力、应力、振动等,预测机械零件在实际工作环境中的疲劳寿命和破坏形式。
通过仿真计算,可以有效地减少试验数,提高失效分析的精度和速度。
最后,针对失效原因提出改进措施。
机械零件的失效有时是由于设计或制造上的缺陷导致的。
因此,通过分析失效原因,提出相应的改进措施,可以避免同类问题再次发生。
即使失效是由于外界环境因素导致,也可以通过改变材料、加强机器设备的维护保养等方式来提高机械零件的耐久性和可靠性。
需要注意的是,机械零件失效调查并不是简单的摆弄机械零件,需要专业人士才能完成。
而且机械零件失效调查是一个复杂的工作,需要耗费大量人力和物力,对时间和财力的要求都很高。
但是,通过对机械零件失效进行调查,可以及时发现问题,给出相应的解决方案,进一步提高机器设备的可靠性和安全性,同时也为机械零件的设计和制造提供了宝贵的经验。
机械零部件失效分析的方法和步骤
第一章机械零部件失效分析的方法和步骤1、失效分析与机械设计的关系机械产品丧失其规定功能的事件称为机械产品的失效。
失效常发生在产品使用过程中,也发生在试运转过程中,甚至可能发生在使用前的存放过程中。
以同类产品使用寿命期内失效事件总数为基数的统计数据表明,寿命早期失效率较高,晚期的失效率也较高,而中期较长时间的失效率很低,典型的失效率曲线呈浴盘状曲线。
机械产品的早期失效案例尤其值得重视。
它们常常暴露出设计和制造工艺中各种的欠缺和不当,及时的失效分析有利于改进和提高产品的质量。
晚期失效分析反应出机械产品耗损期的诸多病端失效分析有利于提高产品的使用寿命。
针对机械产品失效案例进行的技术和管理活动称为失效分析。
失效分析的主要内容是查明失效的具体原因(失效诊断)和提出预防和补救措施(失效对策)。
失效分析的主要目标是防止同类失效事件的再次发生和提高产品质量。
机械产品的恶性失效事故造成重大经济损失,甚至人员伤亡,例如飞机坠落,大型机组毁坏,大型压力容器爆炸,这种特大事故发生后,通常开展大规模的调查活动。
如果确认或怀疑事故是由机械零部件失效而造成,就会进行一系列失效分析活动,包括各种试验和研究工作。
由于领导部门重视,投入较大,研究工作深入,常能达到预期目标。
中、小型失效事件或事故,也应该进行相应的失效分析活动。
而各单位和厂家对于所发生失效事件的重视程度有很大的差异。
有一些厂家极重视其产品的失效案例,买回典型的失效零部件,进行认真分析研究。
许多设计师经常调查所设计机械设备使用中失效情况,作为改善设计的重要依据。
“失败乃成功之母”,概略地说明了失效分析与机械设计间的关系。
2、机械产品失效分类机械产品失效分类有两种主要系统:按照失效类型分类;按照失效原因分类。
机械产品失效类型有五大类:变形、断裂、腐蚀、磨损和老化。
还可以进一步细分为更多的类型,断裂失效可分为塑性断裂、脆性断裂、环境促进断裂和高温断裂。
还有一些复合的失效类型,例如微动腐蚀疲劳是磨损、化学腐蚀和疲劳断裂的综合。
机械设计中的失效分析方法
机械设计中的失效分析方法在机械设计过程中,一项重要的任务是预测和识别可能的失效情况,并采取适当的措施来降低风险。
因此,失效分析方法是机械设计师必备的技能之一。
本文将介绍几种常用的机械失效分析方法,以及它们在不同情况下的适用性。
1. 故障树分析(Fault Tree Analysis, FTA)故障树分析是一种将系统失效与可能的故障原因建立逻辑联系的方法。
通过构建故障树,可以清晰地反映系统中各个部件的关联关系和互为因果的可能失效情况。
故障树分析的优势在于它可以帮助设计师理解系统中各个部件的重要性,从而针对性地改进设计。
然而,故障树分析需要大量的时间和数据来构建,并且在复杂系统中可能会产生纰漏。
2. 失效模式与影响分析(Failure Mode and Effects Analysis, FMEA)失效模式与影响分析是一种对系统中可能的失效模式进行识别、评估和分类的方法。
通过FMEA,设计师可以预测和评估可能的失效模式对系统性能和可靠性的影响程度,并有针对性地采取相应的措施。
与故障树分析不同,FMEA更加关注失效模式的特征和影响程度,并通过不同的评分指标对失效模式进行排序。
FMEA侧重于在设计早期就对系统进行全面的失效分析,有助于减少后期的设计和生产成本。
3. 哈托里图(Hazard Identification and Risk Analysis, HIRA)哈托里图以及相关的风险分析方法是一种对潜在危害和风险进行分析和评估的方法。
与前两种方法不同,哈托里图更加关注系统可能引发的潜在危害和风险,而不是仅仅关注系统的失效情况。
哈托里图通过绘制系统的各个环节和因素之间的关系,以及可能的危害和风险,帮助设计师识别和定位关键的风险点,并采取相应的措施来降低潜在风险。
4. 重要性度量法(Importance Measure)重要性度量法是一种评估系统各个部件重要性的方法。
通过计算系统各个部件的重要性指标,可以确定哪些部件对系统可靠性和性能具有较大影响。
机械系统的失效分析与预防
机械系统的失效分析与预防在工业生产中,机械系统的失效问题是一个常见而又重要的课题。
机械系统的失效不仅会导致设备停机,还可能引发意外事故,造成人身伤害和经济损失。
因此,进行机械系统的失效分析与预防显得十分必要。
首先,我们需要了解什么是机械系统的失效。
机械系统的失效指的是机械设备在运行中出现故障或不能正常工作的情况。
这些故障可能是由于材料疲劳、零部件磨损、设计缺陷、操作错误等多种因素引起的。
因此,为了减少失效发生的可能性,我们需要进行失效分析,找出失效的根本原因。
一种常见的失效分析方法是故障树分析。
故障树分析是通过构建树状结构的方式,逐步追踪并分析导致机械系统失效的各个因素。
首先,我们需要确定机械系统的主要功能和关键部件。
然后,根据经验和数据,列出可能导致失效的各种因素。
例如,疲劳、振动、温度变化等。
接下来,我们将这些因素继续细分,找出它们之间的关联和影响。
最后,通过对这些因素的定量评估,确定各个因素对失效的贡献程度,从而找到主要的失效原因。
然而,仅仅进行失效分析是不够的,我们还需要采取预防措施,防止机械系统的失效发生。
首先,我们应该从设计和材料选择上入手。
要确保机械系统的设计符合工程要求,避免设计缺陷导致的失效。
同时,选择合适的材料,确保其具有足够的强度和耐久性,以应对常见的工作环境和工作负荷。
其次,定期检查和维护机械系统也是非常重要的。
通过定期的检查和保养,我们可以及时发现和修复潜在的问题,避免失效发生。
此外,培训和操作规范也是预防机械系统失效的关键。
操作人员应该接受专业的培训,了解机械系统的工作原理和操作要点。
操作规范应当建立和执行,确保操作人员按照正确的方式操作机械设备,避免因操作错误而导致失效。
而且,及时的信息反馈和交流也是预防失效的重要手段。
通过与操作人员和维修人员的沟通,我们可以了解机械系统的实际运行情况和存在的问题,及时采取措施进行预防和修复。
在实践中,机械系统的失效分析和预防是一个复杂而又细致的过程。
机械制造业中产品质量不稳定的问题分析与改善方向
机械制造业中产品质量不稳定的问题分析与改善方向引言在当前全球经济一体化和市场竞争加剧的背景下,机械制造业作为重要的生产部门,产品质量的稳定性成为衡量企业竞争力和市场占有率的重要指标。
然而,由于多种因素的综合作用,机械制造业中产品质量不稳定问题日益突出。
本文将就这一问题进行深入分析,并提出改善方向。
一、问题分析1. 原材料供应不稳定机械制造业所使用的原材料涉及多个环节,从采购到生产过程中,每一个环节都可能面临原材料供应不稳定的情况。
原材料质量的波动直接影响到最终产品的品质。
此外,原材料价格波动也会对企业带来较大压力。
2. 设备故障导致生产异常机械制造业依赖于先进设备和技术手段进行生产过程控制和监测。
然而,在现实情况下,设备故障常常发生,并且往往给整个生产过程带来连锁反应。
设备故障导致生产异常,进而影响产品的稳定性和质量。
3. 人为操作失误引发质量问题机械制造业中,操作工人是直接参与产品制造过程中的重要环节。
由于技能水平、经验等方面的差异,操作工人在生产过程中可能存在一些不规范操作或者失误导致质量问题。
这种情况尤其在繁忙或工作压力大的时候更容易发生。
4. 工艺参数调整不当或变动频繁机械制造业中,工艺参数对产品品质的稳定性有着重要影响。
如果调整不当或变动频繁,就会导致产品质量不稳定的问题。
特别是在多品种、小批量生产模式下,对于工艺参数控制要求更加严苛。
二、改善方向1. 建立稳定供应链体系确保原材料供应链各个环节的稳定性非常关键。
企业可以与优秀的供应商建立长期合作伙伴关系,以稳定原材料供应,并及时解决可能出现的原材料价格波动问题。
同时,在采购过程中加强原材料的质量把控,以确保原材料的可靠性。
2. 强化设备维护和管理通过定期检查设备状态、及时进行维修和保养,可以有效减少因设备故障导致的生产异常情况。
此外,引入先进的设备监测系统,对设备运行状态进行实时监控和预警,在出现异常之前及时处理,有助于降低生产风险,提高产品质量稳定性。
失效分析工作总结和工作计划
失效分析工作总结和工作计划前言:失效分析作为一项重要的工作任务,在提高产品质量和提升生产效率方面具有重要的作用。
本文将对过去一段时间内进行的失效分析工作进行总结,并制定新的工作计划,以便更好地实现产品质量的提升和生产效率的提高。
一、失效分析工作总结1. 分析对象过去一段时间内,我们主要针对产品的关键失效部件进行了失效分析工作。
通过与负责产品生产的团队密切协作,并结合产品的实际使用情况,我们成功地发现了一些重要的失效原因,并得出了相关的改进措施。
2. 分析方法失效分析过程中,我们采用了多种方法和工具,以确保对失效原因进行全面、准确的评估。
其中包括但不限于故障模式和效应分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、八步法、鱼骨图等。
通过这些分析方法的有机结合,我们能够更好地理解失效的本质,并找到解决问题的方向。
3. 成果与问题通过过去一段时间的失效分析工作,我们取得了一些显著的成果。
首先,我们成功找出了一些关键失效原因,并提出了相应的改进方案,使产品的失效率明显下降。
其次,我们建立了一套完善的失效案例库和知识库,便于今后的失效分析工作开展。
然而,我们也意识到存在一些问题和改进的空间。
首先,部分团队成员对失效分析方法和工具的掌握还不够熟练,需要加强培训和学习。
其次,失效分析工作需要与生产团队更好地配合,加强沟通和协作。
二、失效分析工作计划1. 提高团队成员的分析能力我们计划组织并参与相关培训和学习,提高团队成员对失效分析方法和工具的熟悉程度。
通过加强理论学习和实践操作,提高分析能力和准确度。
2. 优化分析流程在过去的失效分析工作中,我们发现分析流程中存在一些不必要的繁琐步骤,影响了工作效率。
因此,我们计划重新评估和优化分析流程,简化操作步骤,提高工作效率。
3. 加强与生产团队的协作为了更好地进行失效分析工作,我们将加强与生产团队的沟通和协作。
我们计划与生产团队建立定期会议机制,深入了解产品的实际使用情况,并及时获取反馈信息。
机械结构的失效分析与预测
机械结构的失效分析与预测在现代工程领域,机械结构的失效问题是必须要重视和解决的。
机械结构的失效可能导致严重的事故和人员伤害,因此对于机械结构的失效分析与预测变得尤为重要。
本文将探讨机械结构的失效分析与预测的方法和技术,希望能对相关领域的工程师和研究人员有所启发。
首先,机械结构的失效分析是通过对已经发生的失效案例进行分析,找出失效的原因和机械结构设计中可能存在的缺陷。
分析失效案例有助于了解失效模式和机械结构的弱点。
常见的失效模式包括疲劳断裂、塑性变形、裂纹扩展等。
通过分析失效案例,可以了解到疲劳断裂往往是由于应力集中和载荷频率超过了材料的承受能力而导致的。
塑性变形则是由于应力过大或材料本身的强度不足而引起的。
而裂纹扩展则是材料中裂纹的存在和扩展导致的。
其次,机械结构的失效预测是通过对机械结构的设计、制造和使用条件进行分析,来预测机械结构可能发生的失效情况。
失效预测可以帮助工程师在设计和制造阶段及时发现并解决问题,从而降低后期的维修和事故风险。
常见的失效预测方法包括有限元分析、可靠性分析和试验验证等。
有限元分析是一种基于数值计算的方法,通过将机械结构模型分割为离散网格,利用数学算法求解结构的应力、位移等物理量。
可靠性分析则是通过建立概率模型,考虑各种不确定性因素,评估机械结构的可靠性和失效风险。
试验验证则是通过实验和测试,对机械结构进行性能和耐久性的验证。
此外,为了更准确地进行机械结构的失效分析与预测,还需要考虑材料的特性和条件。
材料的特性包括强度、刚度、韧性等。
强度是材料能够承受的最大应力,刚度是材料对力的变形程度的抵抗能力,韧性是材料的抗断裂性能。
了解材料的特性可以帮助判断机械结构的失效原因和可能的失效模式。
此外,材料的使用条件也是非常重要的,例如温度、湿度、腐蚀等环境因素都可能对机械结构的性能产生影响。
因此,在进行失效分析与预测时,需要充分考虑到材料的特性和使用条件。
综上所述,机械结构的失效分析与预测是现代工程领域中非常重要的任务。
机械失效分析
机械失效分析摘要:失效分析在本世纪得到了迅猛发展,推动和促进了断裂力学相关学科的建立;金属材料断口学得到了充分的发展和完善,促进了机械产品失效的分析诊断和产品内在本质的改善;痕迹分析技术得以广泛应用;失效预测预防的理论、技术和方法也取得了一些进展。
主题词:失效分析预测预防发展展望一引言产品失效与人类社会的出现相伴随。
失效分析受到真正重视是从以蒸汽动力和大机器生产为代表的工业革命开始的。
从近代工业革命开始的近代失效分析不可能揭示产品失效的物理和化学本质,也不可能真正推动失效分析技术的高度发展。
因此失效分析这一古老的领域只是在本世纪,特别是得益于本世纪50年代末电子显微镜问世及其相关学科发展才得到真正的发展,进入了现代失效分析阶段。
产品失效使人类付出了沉痛的代价,但失效分析结果的反馈,不断孕育着新的概念、新的理论和新的抗失效的工程设计方法。
本文在总结本世纪机械失效分析领域所取得重大成就的基础上,对21世纪失效分析领域的热点问题提出初步见解。
二 20世纪机械失效分析领域的重大成就1 推动和促进断裂力学分支学科的建立和发展应当说,失效分析的发展推动了科学技术的发展,而其它学科的迅猛发展反过来也大大推动了失效分析学科本身的发展,尤其是强度和断裂学科的创立和发展便是和失效分析的发展紧密相连。
2 断口学虽然人们用肉眼和放大镜观察分析其断口形貌特征,已有相当长的历史。
但断口分析作为一门研究金属断面的科学则是最近半个世纪的事情。
本世纪50年代,随着电子行业的兴起,首先在电子产品领域里将失效分析的成果应用于产品的可靠性设计,使得失效分析进入了一个以数理统计为基础的新阶段。
诚然,断口学的发展大大促进了失效分析的开展,但仅仅依靠断口分析就得出失效原因的结论,把断口学当做失效分析的全部内容,这是片面的。
虽然断口学已得到很大发展,但仍有诸多问题,首先是迄今为止的断裂分析还基本上是停留在以断口的定性分析为主。
3 痕迹分析痕迹是一个含义丰富、历史悠久、应用甚多的概念。
- 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)。
机械产品失效分析的任务、方法及其展望newmaker摘要:概述了失效与失效分析的概念,以及失效分析的意义、作用和任务;以防止失效为出发点,论述了失效分析的工作思路、程序和辩证方法;展望了失效分析的未来。
关键词:失效分析;失效分析反馈;失效预测预防美国《金属手册》认为,机械产品的零件或部件处于下列三种状态之一时,就可定义为失效:①当它完全不能工作时;②仍然可以工作,但已不能令人满意地实现预期的功能时;③受到严重损伤不能可靠而安全地继续使用,必须立即从产品或装备拆下来进行修理或更换时。
机械产品及零部件常见的失效类型包括变形失效、损伤失效和断裂失效三大类。
机械产品及零部件的失效是一个由损伤(裂纹)萌生、扩展(积累)直至破坏的发展过程。
不同失效类型其发展过程不同,过程的各个阶段发展速度也不相同。
例如疲劳断裂过程一般较长,发展速度较慢,而解理断裂失效过程则很短,速度很快,等等。
机械产品及零部件在整个使用寿命期内失效发生的规律可用“寿命特性曲线”来说明,即用失效率(λ)———单位时间内发生失效的比率来描述失效的发展过程。
那么在不进行预防性维修的情况下,失效率(λ)与其工作时间(t)之间具有图1所示的典型失效曲线,俗称“浴盆曲线”。
按照“浴盆曲线”的形状,即按照机械产品使用的过程,可将失效分为三类。
(1)早期失效是在使用初期,由于设计和制造上的缺陷而诱发的失效。
因为使用初期,容易暴露上述缺陷而导致失效,因此失效率往往较高,但随着使用时间的延长,其失效率则很快下降。
假若在产品出厂前即进行旨在剔除这类缺陷的过程,则在产品正式使用时,便可使失效率大体保持恒定值。
(2)随机失效在理想的情况下,产品或装备发生损伤或老化之前,应是无“失效”的。
但是由于环境的偶然变化、操作时的人为差错或者由于管理不善,仍可能产生随机失效或称偶然失效。
偶然失效率是随机分布的,其很低而且基本上是恒定的。
这一时期是产品最佳工作时间。
偶然失效率(λ)的倒数即为失效的平均时间。
(3)耗损失效又称损伤累积失效。
经过随机失效期后,产品中的零部件已到了寿命后期,于是失效开始急剧增加,这种失效叫做耗损失效或损伤累积失效。
如果在进入耗损失效期之前进行必要的预防维修,它的失效率仍可保持在随机失效率附近,从而延长产品的随机失效期。
1 失效分析的意义与任务1.1 失效分析及其意义按一定的思路和方法判断失效性质、分析失效原因、研究失效事故处理方法和预防措施的技术活动及管理活动,统称失效分析。
失效分析预测预防是使失败转化为成功的科学,是产品或装备安全可靠运行的保证,是提高产品质量的重要途径,是科学技术进步的强有力杠杆,是许多重大法律、法规及技术标准制定的依据。
它着眼于整个失效的系统工程分析。
其意义和作用在于:(1)失效分析可减少和预防产品或装备同类失效现象重复发生,从而减少经济损失或提高产品质量。
(2)失效是产品质量控制网发生偏差的反映,失效分析是可靠性工程的重要基础技术工作,是产品全面质量管理中的重要组成部分和关键技术环节。
(3)失效分析可为技术开发、技术改造、科学技术进步提供信息、方向、途径和方法。
(4)失效分析可为裁决事故责任、侦破犯罪案例、开展技术保险业务、修改和制订产品质量标准等提供可靠的科学技术依据。
(5)失效分析可为各级领导进行宏观经济和技术决策提供重要的科学的信息来源。
1.2 失效分析的任务失效分析预测预防的总任务就是不断降低产品或装备的失效率,提高可靠性,防止重大失效事故的发生,促进经济高速持续稳定发展。
从系统工程的观点来看,失效分析的具体任务可归纳为:①失效性质的判断;②失效原因的分析;③采取措施,提高材料或产品的失效抗力。
近代材料科学和工程力学对破断、腐蚀、磨损及其复合型(或混合型)的失效类型和失效机理做了相当深入的研究,积累了大量的统计资料,为失效类型的判断、失效机理及失效原因的解释奠定了基础。
发展中的可靠性工程及完整性与适用性评价是预测、预防和控制失效的技术工作和管理工作的基础。
可靠性工程是运用系统工程的思想和方法,权衡经济利弊,研究将设备(系统)的失效率降到可接受程度的措施。
完整性和适用性评价则是研究结构或构件中原有缺欠和使用中新产生的或扩展缺陷对可靠性的影响,判断结构的完整性及是否适合于继续使用,或是按预测的剩余寿命监控使用,或是降级使用,或是返修或报废的定量评价。
产品或装备失效分析的目的不仅在于失效性质的判断和失效原因的明确,而更重要的还在于为积极预防重复失效找到有效的途径。
通过失效分析,找到造成产品或装备失效的真正原因,从而建立结构设计、材料选择与使用、加工制造、装配调整、使用与保养方面主要的失效抗力指标与措施,特别是确定这种失效抗力指标随材料成分、组织和状态变化的规律,运用金属学、材料强度学、工程力学等方面的研究成果,提出增强失效抗力的改进措施。
既能得到提高产品或装备承载能力和使用寿命,又可做到充分发挥产品或装备的使用潜力,使材尽其用,这是产品或装备失效分析、预测预防研究的重要目的与内容。
2 失效分析的思路及程序2.1 防止失效的思路图2是防止机械装备零件失效事故的基本思路。
可见,失效分析在防止失效中占有很重要的地位。
图2 防止失效的基本思路失效分析及失效的防止好比医生治病,正确的诊断、配合对症下药才能将病治好,这是紧密联系的两个方面。
其基本思路是:(1)对具体服役条件下的零部件进行具体分析,从中找出主要的失效形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,以主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的关系,提出改进措施。
(3)根据“不同服役条件要求材料强度和塑性、韧性的合理配合”这一规律,分析研究失效零部件现行的选材、用材技术条件是否合理,是否受旧的传统学术观念束缚。
在失效分析中常遇到一些“合法而不合理”的技术条件规定,如果把它当成金科玉律,则会犯分析上的错误,对防止零部件失效不利。
(4)采用局部复合强化,克服零部件上的薄弱环节,争取达到材料的等强度设计。
(5)在进行失效分析和提出防止失效的措施时,还应做到几个结合:①设计、材料、工艺相结合,即对形状、尺寸、材料、成型加工和强化工艺统一考虑;②结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合,试棒试验与实际零部件台架模拟试验相结合;③宏观规律与微观机理相结合,宏观断口和微观断口分析相结合,宏观与显微、亚显微组织分析相结合;④试验室规律性试验研究与生产试验相结合。
2.2 失效分析的程序进行失效分析,对于具体零部件要具体对待,不能企求有统一的方法。
图3是一般失效分析程序。
在整个失效分析过程中,应重点抓住以下几个环节:(1)收集失效件的背景数据除了解失效零部件在机器中的部位和作用、材料牌号、处理状态等基本情况外,应着重收集下面两方面的资料:①失效件全部制造工艺历史。
从取得有关图纸和技术标准开始,了解冶炼、铸造、压力加工、切削加工、热处理、化学热处理、抛光、磨削、各种表面强化和表面处理及装配、润滑情况;②失效件的服役条件及服役历史。
除了解载荷性质、加载次序、应力状态、环境介质、工作温度外,应特别注意环境细节和异常工况,如突发超载、温度变化、温度梯度和偶然与腐蚀介质的接触等。
图3 失效分析程序图(2)失效零部件及全部碎片的外观检查在进行任何清洗之前都应经过彻底的外观检查,用摄相等方法详细做好记录。
重点检查内容为:①观察整个零部件的变形情况,看是否有镦粗、下陷、内孔扩大、弯曲、颈缩等;②观察零部件表面冷热加工质量,如有无过烧、折叠、斑疤等热加工缺陷,有无刀痕、刮伤等机加工缺陷,有无冷热加工造成的裂纹;③观察断裂部位是否在键槽、油孔、尖角、加工深刀痕、凹坑等应力集中处;④观察零部件表面有无氧化、腐蚀、气蚀、咬蚀、磨损、龟裂、麻点或其它损伤;⑤观察相邻零部件或配偶件的情况;⑥观察零部件表面有无附着物。
(3)试验室检验在检验前,对试验项目和顺序、取样部位、取样方法、试样数量等均应全面、周密地考虑。
一般采用的分析手段有下列各项:①化学分析目的是鉴定零部件用材料是否符合原定要求,有无用错材料或成分出格,必要时可分析微量元素或进行微区成分分析。
当表面有腐蚀产物时,也应分析腐蚀产物成分;②宏观(低倍)分析主要用于检查原材料或零部件质量,揭示各种宏观缺陷;③断口分析对于断裂失效零部件,断口分析是最重要的一环。
断口形貌真实地反映了断裂过程中材料抵抗外力的能力,记录了对材料断裂起决定作用的主裂缝所留下的痕迹。
通过对断口形貌特征的分析,不仅可以得到有关零部件使用条件和失效特点的资料,还可以了解断口附近材料的性质和状况,进而可以判明断裂源、裂纹扩展方向和断裂顺序,确定断裂的性质,从而找出断裂的主要原因。
断口分析先用肉眼或低倍实体显微镜和立体显微镜从各个角度来观察断口表面的纹理和特征,然后用电子显微镜(特别是扫描电镜)对有代表性的部位进行深入观察,以了解断口的微观特征;④微观组织分析即用金相显微镜、电子显微镜鉴定失效分析的显微组织,观察非金属夹杂物,分析组织对性能的影响,检查铸、锻、焊和热处理等工艺是否恰当,从而由材料的内在因素分析导致失效的原因;⑤力学性能试验在必要时可以进行某些项目的力学性能试验,包括断裂韧性试验,以校验该零部件的实际性能是否符合技术要求;⑥其它检测项目如用X射线衍射仪进行定性(如σ相)或定量(如残余奥氏体含量)分析,对受力复杂的零部件进行实验应力分析等等。
(4)判定失效原因进行上述环节后,把所得的资料进行综合分析,搞清失效的过程和规律,这是失效分析的重要环节。
断裂失效原因的分析过程见图4。
一般要从影响零部件失效的结构设计因素、材料因素、工艺因素、装配因素和服役条件因素中进行全面分析,真正找到导致该零部件早期失效的主导因素。
重大的失效分析项目,在初步确定失效原因后,还应及时进行重现性试验(模拟试验),以验证初步结论的可靠性。
图4 断裂失效原因分析思路(5)失效分析的反馈积极的失效分析,其目的不仅在于失效性质和原因的分析判断,更重要的是反馈到生产实践中去。
由于失效原因涉及到结构设计、材料设计、加工制造及装配使用、维护保养等各个方面,失效分析结果也要相应地反馈到这些环节。
在一般情况下,失效分析反馈可按图5所示的基本思路进行,即从失效分析的结论中获得反馈信息,据以确定提高失效抗力的途径(形成反馈试验方案),并通过试验选择出最佳改进措施。
反馈的结果可能是改进设计结构、材料、工艺、现场操作规程,也可能是综合改进。
图5 失效分析反馈的思路对于机械产品或零部件的设计制造单位,应着重于在结构设计、材料选择和制造工艺方面的反馈,特别是结构、材料、工艺上的综合反馈,因为这三者往往很难截然分开。
例如在考虑结构因素对零部件强度的影响时,一般要联系到材料因素和工艺因素;同样,在考虑材料强度的影响时,亦必须考虑零部件的结构设计,主要是应力集中对材料强度的影响。