失效分析的思路和方法ppt课件

1、第四章 失效分析的思绪和方法4.1、失效分析的常规思绪失效分析的常规思绪有三种思绪：失效分析的常规思绪有三种思绪：1 1以失效抗力目的为主线的失效分析思绪以失效抗力目的为主线的失效分析思绪2 2以制造过程为主线的失效分析思绪以制造过程为主线的失效分析思绪3 3以零件或设备为类别的失效分析思绪以零件或设备为类别的失效分析思绪1.以失效抗力为主线的失效分析思绪 零件的失效是由于其失效抗力与服役条件这一对矛盾的要素相互作用的结果，当零件的失效抗力不能胜任服役条件时，便呵斥了零件失效。 零件的服役条件主要包括载荷和环境两方面的要素。而零件的失效抗力目的一方面决议于资料要素如成分、组织和形状等，一方面与

2、零件的几何细节有关。思绪图分析思绪要点1.1.对详细服役条件下的零件作详细分析，从中找出主要的失对详细服役条件下的零件作详细分析，从中找出主要的失效分析方式及主要失效抗力目的。效分析方式及主要失效抗力目的。2.2.运用金属学、资料强度学和断裂物理、化学、力学的研讨运用金属学、资料强度学和断裂物理、化学、力学的研讨成果，深化分析各种失效景象的本质：主要失效抗力目的成果，深化分析各种失效景象的本质：主要失效抗力目的与资料成分、组织和形状的关系，提出改良措施。与资料成分、组织和形状的关系，提出改良措施。3.3.根据根据“不同服役条件要求资料强度与塑性、韧性的合理配不同服役条件要求资料强度与塑性、韧性

3、的合理配合这一原那么，分析研讨失效零件现行的选材、用材技合这一原那么，分析研讨失效零件现行的选材、用材技术条件能否合理，能否受旧的传统学术观念的束缚。术条件能否合理，能否受旧的传统学术观念的束缚。4.4.用部分复合强化，抑制零件上的薄弱环节，争取到达资料用部分复合强化，抑制零件上的薄弱环节，争取到达资料的等强度设计。的等强度设计。抑制失效措施的几个结合在进展失效分析和提出抑制失效的措施时，还应做到几个结在进展失效分析和提出抑制失效的措施时，还应做到几个结合合1.1.设计、选材和工艺相结合设计、选材和工艺相结合2.2.构造强度构造强度( (力学计算、实验应力分析力学计算、实验应力分析) )与资料

4、强度相结合与资料强度相结合3.3.宏观规律与微观机理相结合宏观规律与微观机理相结合( (断口与组织分析断口与组织分析) )4.4.实验室规律性实验研讨与消费考验相结合实验室规律性实验研讨与消费考验相结合2.以制造过程为主线的失效分析思绪 任何零件都要阅历设计、选材、热加工(铸锻焊)、冷加工、热处置、精加工、装配等工序，假设业己曾经确认零件失效纯属于制造过程中的问题，那么可对上述诸工序一一展开分析。找出失效分析的缘由，提出抑制失效的措施。3.以零件或设备为类别的失效分析思绪机械产品按其类别可分为根底零件和成套设备。机械产品按其类别可分为根底零件和成套设备。对于同类零件或设备，虽然其功能各不一样，

5、服役对于同类零件或设备，虽然其功能各不一样，服役条件也有很大差别，但在其任务性质上仍有诸多条件也有很大差别，但在其任务性质上仍有诸多一样或相通之处，因此其失效方式以及呵斥失效一样或相通之处，因此其失效方式以及呵斥失效的要素也有一样或相通之处。的要素也有一样或相通之处。4.2 失效分析的系统工程思绪与方法 系统工程是一门综合运用多种现代化科学技术的综合系统工程是一门综合运用多种现代化科学技术的综合性管理工程。系统工程的思绪和方法是按照事物本身性管理工程。系统工程的思绪和方法是按照事物本身的系统性，把一切要研讨的问题都放进系统中加以调的系统性，把一切要研讨的问题都放进系统中加以调查。对失效分析来说

6、，就是把设备本身的各种破坏要查。对失效分析来说，就是把设备本身的各种破坏要素与环境要素和人为要素当作一个系统，再运用系统素与环境要素和人为要素当作一个系统，再运用系统工程的分析方法来处置，最后得出失效缘由。工程的分析方法来处置，最后得出失效缘由。缺点树分析法(Fault Tree Analysis)缺点树分析法是用数理逻辑符号，把不希望发生的缺点树分析法是用数理逻辑符号，把不希望发生的各种景象，沿其发生的经过而展开成树的方式，各种景象，沿其发生的经过而展开成树的方式，分析事故发生的途径、缘由以及发生概率的方法分析事故发生的途径、缘由以及发生概率的方法。实践上是从已发生的失效事故出发逆着失效发。

7、实践上是从已发生的失效事故出发逆着失效发生的过程进展分析，是一个从结果到缘由的所谓生的过程进展分析，是一个从结果到缘由的所谓逆方向分析。逆方向分析。缺点树可以反映出系统中缺点的内在联络，使人一缺点树可以反映出系统中缺点的内在联络，使人一目了然、笼统地掌握这种联络并进展正确分析。目了然、笼统地掌握这种联络并进展正确分析。所以建树时要留意一下几点：所以建树时要留意一下几点：1 1为建好缺点树，要选准建树流程，然后根据主为建好缺点树，要选准建树流程，然后根据主流程确定几个分枝流程确定几个分枝2 2合理处置好系统及部件的边境条件合理处置好系统及部件的边境条件3 3对系统中各事件的逻辑关系和条件必需分析

8、清对系统中各事件的逻辑关系和条件必需分析清楚，不能有逻辑混乱和条件矛盾楚，不能有逻辑混乱和条件矛盾4 4缺点事件定义要准确，不能在缺点事件定义要准确，不能在“树中呵斥逻树中呵斥逻辑混乱和矛盾。辑混乱和矛盾。对于某个机械零件的失效，普通可以从以下四个方面去思索分枝建树过程：1 1构造设计上的问题构造设计上的问题2 2选材、加工工艺及材质上的问题选材、加工工艺及材质上的问题3 3装配上的问题装配上的问题4 4运用维护中的问题运用维护中的问题在建树过程中和初步判别时，应遵照以下步骤：在建树过程中和初步判别时，应遵照以下步骤：1 1调查搜集原始资料调查搜集原始资料2 2残骸分析残骸分析3 3经过模拟进

9、展误差排除经过模拟进展误差排除提出防止失效的措施缺点树分析指出的是特定条件下发生失效的主要缺点树分析指出的是特定条件下发生失效的主要缘由。例如设计不当或选材不当等。针对失效缘由。例如设计不当或选材不当等。针对失效缘由，采取措施可以防止再发生这类失效。所缘由，采取措施可以防止再发生这类失效。所采取的措施不一定是针对呵斥失效的主要缘由采取的措施不一定是针对呵斥失效的主要缘由，而是根据实践消费条件采取的最有效并且经，而是根据实践消费条件采取的最有效并且经济的方法。济的方法。4.3 失效分析的程序和步骤失效分析的程序可简化为“问、“望、“闻、“切、“模、“结六个方面失效分析步骤1 1调查研讨搜集原始背

10、景资料调查研讨搜集原始背景资料2 2残骸拼凑分析与低倍宏观检查残骸拼凑分析与低倍宏观检查3 3零件失效部位应力分析计算，必要时用实验方法零件失效部位应力分析计算，必要时用实验方法测定测定4 4深化实验分析深化实验分析5 5综合分析找出失效的缘由，提出防止和改良措施综合分析找出失效的缘由，提出防止和改良措施的建议的建议6 6撰写失效分析报告撰写失效分析报告4.4 失效分析的根本实验技术作为失效分析的手段，需求以下实验技术：宏观和作为失效分析的手段，需求以下实验技术：宏观和微观断口分析技术；金相检验技术；无损探伤检微观断口分析技术；金相检验技术；无损探伤检验技术；常规成分、微区成分和外表成分分析技

11、验技术；常规成分、微区成分和外表成分分析技术；术；X X射线衍射分析技术；实验应力分析技术；力射线衍射分析技术；实验应力分析技术；力学性能测试技术；断裂力学测试技术等。学性能测试技术；断裂力学测试技术等。各个分析技术的特点1.1.宏观分析技术及用肉眼或放大宏观分析技术及用肉眼或放大5050倍以下的放大镜察看分析是失效分析倍以下的放大镜察看分析是失效分析的根底，可以确定损坏的来源，根据断口的宏观特征可以对加载方式的根底，可以确定损坏的来源，根据断口的宏观特征可以对加载方式、应力大小、资料的相对韧性与脆性等给以阐明。、应力大小、资料的相对韧性与脆性等给以阐明。2.2.借助体视显微镜的分析可以进一步

12、协助肉眼确认断裂源和裂纹走向，借助体视显微镜的分析可以进一步协助肉眼确认断裂源和裂纹走向，以及察看磨损或腐蚀的情况。以及察看磨损或腐蚀的情况。3.3.金相显微镜的分辨率低，景深小，不宜于作断口察看，但是可以经过金相显微镜的分辨率低，景深小，不宜于作断口察看，但是可以经过金相显微镜得到裂纹扩展的方式穿晶或沿晶金相显微镜得到裂纹扩展的方式穿晶或沿晶4.4.扫描电子显微镜扫描电子显微镜SEMSEM适宜做断口上的定点察看，可以察看深孔底部适宜做断口上的定点察看，可以察看深孔底部的形貌，对察看气孔、疏松、气蚀的底部情况是独一较好的工具，适的形貌，对察看气孔、疏松、气蚀的底部情况是独一较好的工具，适宜作拉

13、伸、弯曲、压痕、疲劳、刀具切削等动态形变过程的察看；当宜作拉伸、弯曲、压痕、疲劳、刀具切削等动态形变过程的察看；当备用高温、低温安装时，可察看金属与合金的相变过程和氧化过程。备用高温、低温安装时，可察看金属与合金的相变过程和氧化过程。扫描的缺乏之处是不能分辨颜色和不能定构造。扫描的缺乏之处是不能分辨颜色和不能定构造。5.5.透射电子显微镜透射电子显微镜TEMTEM分辨率高，能区别扫描电镜不易区分的形貌细分辨率高，能区别扫描电镜不易区分的形貌细节，能确定第二相的构造，假设配有能谱，还能测定第二相的成分。节，能确定第二相的构造，假设配有能谱，还能测定第二相的成分。6.6.电子探针电子探针EPEP主

14、要的特点是能丈量几立方微米体积内资料的化学成主要的特点是能丈量几立方微米体积内资料的化学成分，如丈量细小的夹杂物或第二相的成分，检测晶界或晶界附近与晶分，如丈量细小的夹杂物或第二相的成分，检测晶界或晶界附近与晶内相比有无元素富集或贫化。但是不能替代常规的化学分析方法确定内相比有无元素富集或贫化。但是不能替代常规的化学分析方法确定总体含量的平均成分，不能做总体含量的平均成分，不能做H H、HeHe、LiLi三元素的分析三元素的分析7.7.俄歇能谱仪俄歇能谱仪AEMAEM是进展薄层外表分析的重要工具，用它是进展薄层外表分析的重要工具，用它来分析来分析Li,Be,B,C,N,OLi,Be,B,C,N

15、,O时的灵敏度比电子探针高很多，但不时的灵敏度比电子探针高很多，但不能测定能测定H H和和He.He.8.X8.X射线分析可以确定断口上的腐蚀产物、析出相或外表堆积射线分析可以确定断口上的腐蚀产物、析出相或外表堆积物，它一次可获得多种构造和成分物，它一次可获得多种构造和成分9.9.力学性能实验：做拉伸，冲击实验是为了测定失效资料的力学性能实验：做拉伸，冲击实验是为了测定失效资料的常规力学性能，检验资料的力学性能参量能否到达设计计常规力学性能，检验资料的力学性能参量能否到达设计计算得要求。对于钢材来说，在不解剖零件的前提下，经过算得要求。对于钢材来说，在不解剖零件的前提下，经过丈量硬度可以获得以下信息：