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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。
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1 a/ r- _7 m6 D; o8 {基本概念编辑, v) _' f& E& b6 B! _7 ?) ?4 H
: K. Y/ }, B) n4 [, \7 {
1.1 失效和失效分析
5 ?5 s. z8 b9 c) c" w9 {9 V8 ]0 h( K$ p _7 m
产品丧失规定的功能称为失效。, Q; N/ y$ x6 q) Z# f
: ^6 }1 s2 r. S* B. j9 z+ h
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。9 P$ e, M/ q4 C, @: w
0 I6 z1 h7 S+ x2 a1 w# W3 p/ |( v: ^0 H
1.2 失效和事故
) ]# A' q4 J7 S+ V+ f1 K8 v2 ~/ t
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。: Q0 j6 S4 A1 b0 B. ]5 p5 z6 M
6 O& W/ E0 ~1 m
1.3 失效和可靠5 O \ @9 ]! X0 w8 w+ n
d( F7 f+ j" T1 ]$ U
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)。6 Q) D; {# R4 T
: x, \8 V( d* o0 U( W. a- f
1.4 失效件和废品
0 D7 A$ t, X: u% R+ x
3 O' _$ I2 ?9 \* U5 I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。/ |8 ~; q9 w; D/ k- }
" L+ _6 r0 m6 w, P' K. W1.5 失效学
8 `4 o) H' f6 T2 ]( f6 F9 g/ k: I1 C4 T: m5 r
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。
. |9 ]# q" F! ]% D' c2 E5 {3 g3 u9 ^+ ~0 V$ l# X* C3 m
分类编辑
" i! C; J/ G! ?2 V) m6 f4 }# M) k4 Y# [2 p' T/ z
2.1 按功能分类9 e6 q7 ~0 f, W& R1 ~! [7 b7 k5 F
% J2 l- l% ?- C( D! A! t" o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 k( q/ L( J4 Z
; k) k* z; y7 B( E: g" f* S/ U! V
2.2 按材料损伤机理分类( V2 V2 V H* e* \
9 t6 E; g5 f& X' h3 B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,9 h6 |8 x) w% P" w( x. u! {
3 L9 t7 k1 B1 \, [
2.3 按机械失效的时间特征分类
1 m# R& S5 V, Q) y4 }& i& R3 N5 q) ~- d, c8 B
⑴早期失效 可分为偶然早期失效和耗损期失效。; u4 O) y$ R) x2 n
1 d/ A7 ?, j6 O
⑵突发失效 可分为渐进(渐变)失效和间歇失效。1 U7 \$ A+ _( @) M
( e( t* v- S6 T& C: E8 U4 I2.4 按机械失效的后果分类
, T# ?7 O- @: x, p8 V! R+ i
: j& j |' ^1 e- L⑴部分失效
7 f% [& h, Z9 f3 a5 r
8 `$ H. w4 v2 @⑵完全失效
2 K% w/ e1 _% M% N* T
7 o5 Y* k' Z$ O- T⑶轻度失效
( L/ f4 O) t3 `! q/ e2 d& a5 _: {& n4 k* ]; X1 @% I
⑷危险性(严重)失效' q2 v$ O4 _6 _
' {' ~0 t, M4 R; B* Z. `
⑸灾难性(致命)失效4 T2 W, [ X) `" ^
' m6 ~3 [& q/ v* P" y7 o失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为:5 Z6 ]% Y1 a1 k8 g1 l
: B1 Y9 Z5 }# j/ _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。 g, m5 H/ t+ p# o) v! g
) p9 d# S" G8 \+ w% M, b) d⑵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。
: D4 ~7 ], |% l7 a7 r
3 U& { ?. D# U⑶新品研制阶段的失效分析:对失效的研制品进行失效分析。% x7 R& r! {4 y4 q! z9 [2 e& q
[* `1 H( h' a |/ r
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。
* A" z, _! ^7 m! K8 T
& h. X; i+ o: o' M8 U* j# g) H⑸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。
. C( i& z& o9 X( k: M0 v6 t
" ~% `& s. h0 L# ]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。: w1 }9 x: y1 ]+ |9 K) N4 U
1 U* }$ \& j% {/ _4 J F9 u
宝冶失效分析
3 @9 {% C S3 u" p; Q- W5 w: K% ^6 p' x" B
宝冶失效分析. ]7 T: Y$ _) ]9 \! ]: G& l
+ ?# |' E0 @. L% }0 V意义编辑0 w0 ?. w4 q% N! I3 h1 ~
2 M v' {) P/ A0 u
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。
; X% f, X: Y4 B" _/ P, P. t3 B3 ^( `; H# g" W- z0 g
零件失效分析意义:
# O$ ^9 x% c' Q4 X
- m( M3 F+ J+ o1 E2 N" g1.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。 \7 P' j2 O' v
: _& r+ z/ Y/ X- f# T; _; B
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。2 ~5 h4 l" s: m& U
% p3 q" j, g* X6 a) a6 a# A- l3 [- T& 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。
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9 k( Y$ t E/ \5 F# m3 r分析步骤编辑
) F: k2 o- X# S: ^, U7 v6 G$ f5 |
一、事故调查2 ~' _2 L( d4 O" g7 x
" d# s0 b) A$ \7 N% W% V
1.现场调查4 z! `- ^4 v8 ^! e Q
2 E. N& }, C9 m% @$ f% c* A. z
2.失效件的收集
+ ^& L8 U: z, K; v: ^8 o% t, t# U% R: ?) l
3.走访当事人和目击者- p2 k' W. ]& Z1 M* Q; O
# z; r g# s* r; R* y二、资料搜集
" \. I# F, \) B* I* e, K6 U; p4 c3 c: w8 D: ?' |
1.设计资料:机械设计资料,零件图
5 k h1 A! |: u) K- R0 U* H
& ^& t* p. b/ z9 Y# D4 r2.材料资料:原材料检测记录
! O/ B, h( A* v% B! i7 N0 d4 `1 _- n0 T2 \$ r* P' Z
3.工艺资料:加工工艺流程卡、装配图
4 ^8 S, ~" C9 Z$ u9 `+ N$ c" v) n7 ^: F* @! V5 [! ~6 z
4.使用资料:维修记录,使用记录等5 [' M+ m( |: I- W, K7 Y
% K# J1 k2 B8 R$ G* ]三、失效分析工作流程0 D- m8 Y" l% T7 C5 T
) y! u( v. {- i% \1.失效机械的结构分析9 g) ? B2 D0 |5 g' d
% N6 {1 z( @5 \3 _, k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" R& v! x7 H1 s0 i9 V# l$ K
5 }* W- ~2 @4 u# A p
2.失效件的粗视分析( q: A4 p! `6 S5 k% Q. v
) p/ }' ?: a, z2 J. r6 u
用眼睛或者放大镜观察失效零件,粗略判断失效类型(性质)。
" Y* I; K; Q) d! c6 i( v5 i' S3 Z7 k/ O2 d
3.失效件的微观分析2 \1 J9 h" w8 S: O: _! b# S6 j" e
& A0 E2 ^" B' [$ \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。- P% C0 x* K; \4 `6 G) B
/ r% n' r) |7 J% N
4.失效件材料的成分分析
* M! N6 L# K2 `% T( p" |4 C( g1 Q" n/ x' I3 p; U" ]) Y
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。/ V( [9 j% [9 @
$ ]8 L6 ` E% h# a) P9 Y5 z5.失效件材料的力学性能检测2 O! l; c0 c9 @7 p, ]* q4 X
, p, M6 r0 b9 k+ o# [
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。( F5 ~0 P9 P+ J
/ Y: s' B8 r# t; n% l) {6.应力测试、测定:用x光应力测定仪测定应力2 x7 N |' |6 S5 h
$ A& a# w, U/ t3 y+ U用x光应力测定仪测定应力
: k b$ f5 t$ {, N9 s, F3 i1 l" U2 E! S9 G
7.失效件材料的组成相分析% P5 U5 m" C% ~7 H- X, {! S; w+ J
! a; ?, T2 c* Q6 L1 t- J- T用x光结构分析仪分析失效件材料的组成相。
" @; V& _+ U. |0 [. O6 `8 B. H
! N4 y$ n' h2 c, |$ ^8.模拟试验(必要时)1 O' c/ }8 x9 v7 r
5 U9 }# l' g- D* ~1 r$ N# G& o在同样工况下进行试验,或者在模拟工况下进行试验。8 F$ u8 j4 Y5 \3 Q3 {/ w
" t2 c& t% ^6 f" ?1 [
四、分析结果提交0 l2 f: K* q( d6 f
% S5 f# U! @+ K; c' G
1.提出失效性质、失效原因6 v3 ^2 n5 q% ?( h( B/ X
3 C) I) H8 t1 z C
2.提出预防措施$ f4 P8 Z- x* {3 I- D4 \
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3.提交失效分析报告
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