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机械零件失效原因与失效分析方法

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机械零件失效原因与失效分析方法

发布日期:2015-11-27 00:00 来源:http://www.dlsqjx.com 点击:

  1、失效原因

  导致零件失效的主要原因大致有以下几方面:

  (1)零件设计不合理。零件结构设计不合理会造成应力集中。对工作时的过载估计不足或结构尺寸计算错误,会造成零件不能承受一定的过载。对环境温度、介质状况估计不足,会造成零件承载能力降低。

  (2)选材错误。材料是零件安全工作的基础,因材料而导致失效的原因主要表现在以下两方面:其一是选材不当。由于对材料性能指标的实验条件和应用场合缺乏全面了解,致使所选材料抗力指标与实际失效形式不相符合,从而造成材料的性能指标不能满足服役条件,这是引起零件失效的主要原因。另外,材料的缺口敏感性、脆性转变温度等未考虑进去,都将导致结构发生早期破坏;其二是材质欠佳。如各种冶金缺陷(如气孔、疏松、夹杂物、杂质含量等)的存在且超过规定的标准。

  (3)加工工艺不合理。产品在加工制造过程中,若不注意工艺质量,则会留下各种冷、热加工缺陷而导致零件早期失效。例如铸造工艺不当,在铸件中会造成缩孔、气孔;锻造工艺不当,造成过热组织,甚至发生过烧;机加工工艺不当,造成深刀痕和磨削裂纹;热处理工艺不当,造成过热组织不合要求、脱碳、变形和开裂等。这些都是导致零件失效的重要原因。

  (4)安装使用不当。零件安装时对中不好、配合过紧或过松、违反操作规程、维修不及时等都可能导致零件失效。据报道,在260例压力容器失效中,因操作不当而造成失效的高达75%。

  应该说明的是,工件失效的原因肯能是单一的,也有可能是多种因素共同作用的结果,但每一失效事件均应有一个导致失效的主要原因,据此可提出防止失效的主要措施。

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  2、失效分析的基本步骤与方法

  失效分析工作涉及到多门学科知识。其实践性极强。要想获得快速准确的分析结果就要求采用正确的失效分析方法。一般认为失效分析的基本步骤如下:

  (1)调查取证。调查取证是失效分析最关键、最费力也是必不可少的程序,主要包括两方面内容:其一是调查并记录失效现场的相关信息、收集失效残骸或样品。失效现场的一切证据应保持原状、完整无缺和真实不伪,是正确有效分析的前提;其二是咨询相关背景资料,如设计图样、加工工艺等文件、使用维修情况等。

  (2)整理分析。对所收集的资料、证据进行整理分析,为后续试验明确方向。

  (3)断口分析。对失效试样进行宏观与微观断口分析以及必要的金相分析,确定失效的发源地与失效形式,初步指示可能的失效原因。

  (4)成分、组织性能的分析与测试。包括成分及均匀性分析、组织及均匀性观察、与失效方式有关的各种性能指标的测试等,并与设计要求进行比较,找出其不符合规范之处。

  (5)综合分析得出结论。综合各方面的证据资料及分析测试结果,判断并确定失效的具体原因,提出防止与改进措施,写出分析报告。


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