[精品]失效分析

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1、材料的失效分析♦失效机制，失效现象失效是指产品丧失规定的功能，而失效分析是指判断失效的模式，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。机械失效常常会出现多个机件发生失效，特别是机械事故发生的时候，往往冇大量机件同时遭到破坏,情况相当复杂，而失效原因也错综复杂、多种多样。因此，需要有正确的失效分析思路和合理的失效分析步骤。美国《金属手册》认，机械产品的零件或部件处于下列三种状态Z—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，但是已不能令人满意的实现预期的功能时(3)受到严重损伤不能可靠

2、而安全的继续使用，必须立即从产品或装备拆下來进行修理或更换的。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。♦失效原因分析及过程1、保护失效现场保护失效现场的一切证据，维持原状、完整无缺和真实不伪，是保证失效分析得以顺利有效地进行的先决条件。失效现场的保护范围视机械设备的类型及其失效发生的范围而定。2、失效现场取证和收集背景材料失效现场取证应曲授权的失效分析人员执行，并授权收集一切冇关的背景材料。失效现场取证可用摄影、录像、录咅和绘图及文字描述等方式进行记录。失效现场取证所应注意观察和记录的项目主

3、要有：(1)失效部件及碎片的名称、尺寸大小、形状和散落方位。(2)失效部件周围散落的金屈屑和粉末、氧化皮和粉末、润滑残留物及一切可疑的杂物和痕迹。(3)失效部件和碎片的变形、裂纹、断口、腐蚀、磨损的外观、位置和起始点，表面的材料特征,如烧伤色泽、附着物、氧化物和腐蚀牛成物等。(4)失效设备或部件的结构和制造特征。(5)环境条件(失效设备的周围景物、环境温度、湿度、大气和水质)。(1)听取操作人员及佐证人介绍事故发生时情况(录咅记录)。在观察和记录时要按照一定顺序，避免出现遗漏。例如观察和记录时由左向右、由上向下、由表及里

4、和由低倍到高倍等。所应收集的背景材料通常'有：⑴失效设备的类型、制造厂名、制造日期、岀厂批号,用户、安装地点、投入运行日期、操作人员、维修人员、运行记录、维修记录、操作规程和安全规程。(2)该设备的设计计算书及图纸、材料检验记录、制造工艺记录、质量控制记录、验收记录和质量保证合同及其技术文件，还有使用说明书。(3)有关的标准、法规及其他参考文献。(4)收集同类或相似部件过去曾发牛过的失效情况。3、制定失效分析计划只有极少数的情况卜•，通过现场和背景材料的分析就能得出失效原因的结论。人多数失效案例都需根据现场取证和背景材料

5、的综合分析结果來制定失效分析计划，确定进一步分析试验的口的、内容、方法和实施方式。在制定失效分析计划前要初步确定肇事件(确定肇事件的方法在后续讲座中有详细介绍)，通过肇事件的分析可以判断失效模式、确定失效原因和机理，失效分析的详细计划是围绕着肇事件进行的，因此，确定肇事件是一项非常重要的工作。失效分析计划由授权的分析人员制定，根据具体情况或要求,可由有关方面的代表参加讨论。失效分析试验过程通常'包括如下内容:①金相检查;②化学成分分析;③无损检测;④材料性能测试;⑤试样的选取、保护和清洗;⑥试样的宏观检查和分析;⑦试样的

6、微观检查和分析;⑧断裂力学分析;⑨模拟试验等。对各项试验方案应考虑其必要性、有效性和经济性。一般宜先从简单的试验方法入手，如冇必要时才进一-步采用费用高的和较复杂的试验方法。如确属必要进行失效模拟试验，其设计应尽可能模拟真实的工况条件，使之具有说服力。从失效部件上和残留物上制取试件或样品，对于失效分析的成败具有十分重耍意义，务必要周密计划切取试样的位置、尺寸、数量和取样方法。应当特别强调，失效部件和残留物上具有说服力的位置和尺寸是十分有限的，一旦取样失谋，就无法复原而完全丧失说明力,致使整个失效分析计划归于失败，造成不口

7、J挽救的后果。失效分析计划要留有余地,以便在个别试验屮发现意外现象吋，为了适应新的情况，可中途改变某些方法，或做补充试验。4、执行失效分析计划失效分析的各项试验应严格遵照计划执行，要冇详细记录，随时分析试验结果。失效分析的试验一般具有几个不同于一般科研试验的特点，应特别予以重视。⑴一般都要求在很短的时间内取得试验结果，因此既要保证按时完成、乂要防止在匆忙屮发生疏忽和差错。(2)许多失效分析工作涉及法律问题，为此，各项试验工作应建立严格的责任制度。试验人员在试验记录和报告上签名。(3)试件、样品都要直接取自失效实物，一般不

8、能用其它来源的试件样品代替。(4)失效分析是人们进一步认识未知客观世界的一种科研活动,试验人员切不可在思想上存在先入为主的概念，错误认为失效分析的试验只不过是已知条件的复验、以致放松对试验过程中出现新现象的观察。实际上，失效分析往往含有新发现和技术突破，试验人员更应注意观察这种试验的全过程。5、综合评定分析结果授权的