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失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。此过程的诱发因素有内部的和外部的。在研究失效机制时,通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手,进而再研究较隐蔽的内在因素。在研究批量性失效规律时,常用数理统计方法,构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图,以找出必须首先解决的主要失效机制、方位和部位。任一产品或系统的构成都是有层次的,失效原因也具有层次性,如系统-单机-部件(组件)-零件(元件)-材料。上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。越是低层次的失效现象,就越是本质的失效原因。$ B: y3 Y3 h, f, X# h
9 a1 x* K6 y' Z; w( B. S0 Z基本概念编辑( \5 @6 S1 D- {$ h3 Q7 |( B
4 d x( s& S/ ]- m% G3 M1.1 失效和失效分析
( t; I& m) Z4 o$ e$ s) I& i: ~; G' O ^- Q! R
产品丧失规定的功能称为失效。* O1 ^) N* d& d3 m& f
$ f% i. I9 K" V/ ~( X判断失效的模式,查找失效原因和机理,提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动称为失效分析。
0 [& J2 c ]- e$ B z7 a
6 w5 G0 C F+ E! i1.2 失效和事故+ E1 A! n0 t$ r6 H0 [ Y9 C
2 M- b' r7 T7 y) o2 c
失效与事故是紧密相关的两个范畴,事故强调的是后果,即造成的损失和危害,而失效强调的是机械产品本身的功能状态。失效和事故常常有一定的因果关系,但两者没有必然的联系。( T% _* S% D- f" s. a% J0 [# B
' u* i [: F0 R
1.3 失效和可靠5 Y+ ~. @% Q7 y; }
* ^. q) b6 V1 ?2 c* @失效是可靠的反义词。机电产品的可靠度R(t)是指时间t内还能满足规定功能产品的比率,即n(t)/n(0),n(t)为时间t内满足规定功能产品的数量,n(0)为产品试验总数量。累积失效概率F(t)就是时间t内的不可靠度,即F(t)=1-R(t)=[n(0)-n(t)]/n(0)。
3 G5 S9 K2 Q) ]! Q6 C( T- e8 g& ^7 W' c) O# ^ t. r3 P
1.4 失效件和废品: \ F4 M3 T3 R8 X0 r. M2 c" U
0 y) Z1 E$ c2 ]3 F6 L失效件是指进入商品流通领域后发生故障的零件,而废品则是指进入商品流通领域前发生质量问题的零件。废品分析采用的方法常与失效分析方法一致。
, W3 t/ g5 G% r2 c5 n. s6 |, [* _# e! A" k4 y y
1.5 失效学* g9 z. D8 [$ u7 R6 ~
4 J j: n( M, [" T' E; R6 n研究机电产品失效的诊断、预测和预防理论、技术和方法的交叉综合的分支学科。失效学与相关学科的边界还不够明确,它是一个发展中的新兴学科。' ?+ m0 {" e5 [ W* S" z# r" f
1 c2 `# O1 u+ h1 R- ?分类编辑' R- b6 Z' {. p; c- I7 e
8 M: ?$ i. U% j0 k9 D, G5 e
2.1 按功能分类
0 \$ P0 [. [# W- z
2 {( b; D; F0 c由失效的定义可知,失效的判据是看规定的功能是否丧失。因此,失效的分类可以按功能进行分类。例如,按不同材料的规定功能可以用各种材料缺陷(包括成分、性能、组织、表面完整性、品种、规格等方面)来划分材料失效的类型。对机械产品可按照其相应规定功能来分类。
0 b+ ]2 d6 v9 i
' h, {" d' i" K0 l2.2 按材料损伤机理分类4 u$ w' h7 y/ [ P: D j3 D
* a+ m7 S* V. d7 I* J
根据机械失效过程中材料发生变化的物理、化学的本质机理不同和过程特征差异,
. w! j. o" U( B( T& B
8 w' A" U" ^7 r# s4 m$ B7 Z2.3 按机械失效的时间特征分类, B" Q+ ^% O8 i+ h9 P- ?
/ j4 P% N5 _% e/ y7 t
⑴早期失效 可分为偶然早期失效和耗损期失效。
7 d9 }0 D1 Q# \5 w4 g5 ~; a# T* z7 u0 z: ~6 Z( `
⑵突发失效 可分为渐进(渐变)失效和间歇失效。
3 F3 j2 i* _ b5 \0 h$ S( h4 y
* k. I& w: y8 C2.4 按机械失效的后果分类
+ |0 [# g! T5 ?
1 K8 U$ \% q! R6 I9 @3 y K& r⑴部分失效
- S" S# d, U/ k1 T: M! l+ B; x& ^+ {4 E; E5 T+ {0 k1 C
⑵完全失效
6 [4 o3 t* P6 K8 x! v
* z8 `' L! a2 X2 j H( h⑶轻度失效
: H7 f% P! H6 X0 \& _/ Q0 s; O3 D) T5 n) e R
⑷危险性(严重)失效" M$ B9 y/ K8 T. Z/ U
7 I+ D8 p; n$ s/ F8 J" @
⑸灾难性(致命)失效' f; @3 p$ G; Q& u2 `
) t& e+ l9 a, I" j
失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为:( U5 i- |. ^' E9 p, z7 B2 y
1 r! b! Q! k A9 M
⑴ 狭义的失效分析:主要目的在于找出引起产品失效的直接原因。
. A6 S( G2 n( q# t7 `
# `8 A5 U" l. Q) Q# F⑵广义的失效分析:不仅要找出引起产品失效的直接原因,而且要找出技术管理方面的薄弱环节。3 I2 a% X( Z7 L! G0 d
4 C+ \+ ~% W* R⑶新品研制阶段的失效分析:对失效的研制品进行失效分析。
, _) R' s4 V, c+ c2 [2 V5 Y; \0 ]$ u5 o
⑷产品试用阶段的失效分析:对失效的试用品进行失效分析。
1 I$ i/ H5 D ^/ k* ^. m7 `" T" C& m- }
⑸定型产品使用阶段的失效分析:对失效的定型产品进行失效分析。
, d2 ~% ? ?8 B8 O
$ J2 P, N, m: |⑹修理品使用阶段的失效分析:对失效的修理品进行失效分析。
* W2 v% W" ~9 t) l" F
. F0 m- B3 L1 c# r, ?: ^9 r宝冶失效分析
% y @, w8 d: m) t1 @, ?% Q5 c
' D' ?) n1 K5 T- `宝冶失效分析
) |7 A4 r1 j0 N, M1 o& F* P# f( @
意义编辑
2 Z* U% O% H1 m: x B2 Y+ y1 w6 I" M) w+ a& u/ t
产品质量是企业的生命线。提高产品质量、延长零部件的使用寿命,是企业的立足之本。9 }7 r6 T) D* n5 {+ o
1 u" `( A8 w# }3 u5 z5 Z
零件失效分析意义:! [$ ?' B4 e/ S$ m, p; a: M
5 W$ t1 [+ y' Y4 o1.减少和预防同类机械零件的失效现象重复发生,保障产品质量,提高产品竞争力。
6 ^- d1 w5 H% w2 U7 H7 _# ?+ r5 m* _0 y4 c! \ e6 w1 F
2.分析机械零件失效原因,为事故责任认定、侦破刑事犯罪案件、裁定赔偿责任、保险业务、修改产品质量标准等提供科学依据。6 s: t" Z) D+ o, Q: o- }" U
$ i% E2 L9 x) F( O+ b
3.为企业技术开发、技术改造提供信息,增加企业产品技术含量,从而获得更大的经济效益。
. ^7 k. B4 T/ ]( i) G2 G/ f" ?2 k2 n* K5 T& E9 I
分析步骤编辑
, T- O! O5 x4 r# l+ w0 Z
. J4 b6 ^4 R! M' |一、事故调查
* _* L+ n% ]6 _$ c' d) e! s* k1 [2 C! V: M# c5 u
1.现场调查& v. E1 ^3 X0 z
- ?% E) Y9 _1 {# u; [2.失效件的收集
. m2 U/ V4 |4 t! R( B
& z( F* b; T: I8 R% e3.走访当事人和目击者1 Z9 V3 ^4 Z, q8 T& w9 Z
: W1 F) Z* _8 F: u9 n. c二、资料搜集
5 f, k" |; V3 ]! S4 k6 L% E' Q& i! J% V( o4 Q( p
1.设计资料:机械设计资料,零件图& Q$ e* E. }1 }8 b/ B8 K
' ]7 b# {* ^4 g, |- O/ Y) P
2.材料资料:原材料检测记录$ t7 S5 b$ Z: }8 a
`, p- J) k& S9 [) \- t4 z) e
3.工艺资料:加工工艺流程卡、装配图
& \9 [$ x3 \! _$ [# O# o$ s# E9 c X1 r) z8 E* Z
4.使用资料:维修记录,使用记录等6 m: Z, X( Y$ e4 t
# M7 i, \7 Y, R( h三、失效分析工作流程' V6 n' ]5 |( c! P" P6 E) y- B" D
1 ~$ x% ?0 R2 R1.失效机械的结构分析
@( G: H; E. ~8 O0 V9 b( F" ]# W* S9 t& u' J2 u
失效件与相关件的相互关系,载荷形式、受力方向的初步确定* E% Q: C3 T! ?) ]2 B1 L
5 X$ [( x5 R4 q2 C+ ~5 _2.失效件的粗视分析2 `# @6 E* J; i% C7 f
" Z. b1 L2 e6 y P7 Q
用眼睛或者放大镜观察失效零件,粗略判断失效类型(性质)。4 M: A; L9 g8 W
: E1 p0 A" o2 |$ `, E
3.失效件的微观分析
0 N& @5 e. ^* }; a$ a4 o& |8 x7 X3 g3 g1 n; u9 o! M q" l
用金相显微镜、电子显微镜观察失效零件的微观形貌,分析失效类型(性质)和原因。/ a9 t% M' [& E' ?) Z
% I2 d4 b! s8 \9 g2 n, k4.失效件材料的成分分析
8 q1 _& d# _% f9 M: T
: o) K; o" o+ S9 w" {5 d用光谱仪、能谱仪等现代分析仪器,测定失效件材料的化学成分。
# Y: V- T. o2 @2 q* x, g+ K) Q' n: V' m0 A& N* o% J
5.失效件材料的力学性能检测: Z) e$ [4 [* O/ t
6 Z9 y% Z* ?/ w8 w用拉伸试验机、弯曲试验机、冲击试验机、硬度试验机等测定材料的抗拉强度、弯曲强度、冲击韧度、硬度等力学性能。3 E I: Q5 h: {: F8 I
' s, P/ B& u" d% \ q6.应力测试、测定:用x光应力测定仪测定应力* P7 V- e2 S, G9 a* `6 D
3 Z! p0 N7 E9 H3 u, R: T4 a
用x光应力测定仪测定应力7 Z5 m8 Q# k5 b1 U0 G* D9 ]
& r# p0 j' N- w
7.失效件材料的组成相分析
. ]1 D: L: T6 k1 c$ \- U9 `
: N/ c4 a& P# D8 J7 X% r用x光结构分析仪分析失效件材料的组成相。% b# K d/ E& E3 ?
. y# \2 J4 O5 J( q
8.模拟试验(必要时)
, h# F! u) K& s: Q/ z+ i
8 e7 H# Y, @; ]" Q在同样工况下进行试验,或者在模拟工况下进行试验。( V- ^' z$ n. }. @& [+ n7 b
& k8 C5 x" ^/ j. R; Z7 O$ [! Z& _; z
四、分析结果提交; J1 ]. m2 @& D1 O1 d2 K$ M
$ d) ~7 V3 S4 }+ t4 X" T
1.提出失效性质、失效原因
, E. `* R) M9 H+ b7 S7 d" C2 Y: f* k% T# A5 c- x8 B/ `
2.提出预防措施
) o V$ @, K' m) Z
2 I! I9 C- ^( r J, u, X3.提交失效分析报告# W3 d# J/ D# v2 n+ r% [1 W: `
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