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失效分析

  • 發(fā)布日期:2024-10-21      瀏覽次數(shù):252
    • 失效分析是一門發(fā)展中的新興學(xué)科,近年開(kāi)始從軍工向普通企業(yè)普及。它一般根據(jù)失效模式和現(xiàn)象,通過(guò)分析和驗(yàn)證,模擬重現(xiàn)失效的現(xiàn)象,找出失效的原因,挖掘出失效的機(jī)理的活動(dòng)。在提高產(chǎn)品質(zhì)量,技術(shù)開(kāi)發(fā)、改進(jìn),產(chǎn)品修復(fù)及仲裁失效事故等方面具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。其方法分為有損分析,無(wú)損分析,物理分析,化學(xué)分析等。

      早期失效率高的原因是產(chǎn)品中存在不合格的部件;晚期失效率高的原因是產(chǎn)品部件經(jīng)長(zhǎng)期使用后進(jìn)入失效期。機(jī)械產(chǎn)品中的磨合、電子元器件老化篩選等就是根據(jù)這種失效規(guī)律而制定的保證可靠性的措施。失效按其工程含義分為暫失效和永遠(yuǎn)失效、突然失效漸變失效,按經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)分為正常損耗失效、本質(zhì)缺陷失效、誤用失效和超負(fù)荷失效。產(chǎn)品的種類和狀態(tài)繁多,失效的形式也千差萬(wàn)別。因此對(duì)失效分析難以規(guī)定統(tǒng)一的模式。失效分析可分為整機(jī)失效分析和零部件殘骸失效分析,也可按產(chǎn)品發(fā)展階段、失效場(chǎng)合、分析目的進(jìn)行失效分析。失效分析的工作程序通常分為明確要求,調(diào)查研究,分析失效機(jī)制和提出對(duì)策等階段。失效分析的核心是失效機(jī)制的分析和揭示。

      原理:

      失效機(jī)制是導(dǎo)致零件、元器件和材料失效的物理或化學(xué)過(guò)程。此過(guò)程的誘發(fā)因素有內(nèi)部的和外部的。在研究失效機(jī)制時(shí),通常先從外部誘發(fā)因素和失效表現(xiàn)形式入手,進(jìn)而再研究較隱蔽的內(nèi)在因素。在研究批量性失效規(guī)律時(shí),常用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,構(gòu)成表示失效機(jī)制、失效方式或失效部位與失效頻度、失效百分比或失效經(jīng)濟(jì)損失之間關(guān)系的排列圖或帕雷托圖,以找出必須首先解決的主要失效機(jī)制、方位和部位。任一產(chǎn)品或系統(tǒng)的構(gòu)成都是有層次的,失效原因也具有層次性,如系統(tǒng)-單機(jī)-部件(組件)-零件(元件)-材料。上一層次的失效原因即是下一層次的失效現(xiàn)象。越是低層次的失效現(xiàn)象,就越是本質(zhì)的失效原因。

      基本概念:

      1.1 失效和失效分析

      產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能稱為失效。

      判斷失效的模式,查找失效原因和機(jī)理,提出預(yù)防再失效的對(duì)策的技術(shù)活動(dòng)和管理活動(dòng)稱為失效分析。

      1.2 失效和事故

      失效與事故是緊密相關(guān)的兩個(gè)范疇,事故強(qiáng)調(diào)的是后果,即造成的損失和危害,而失效強(qiáng)調(diào)的是機(jī)械產(chǎn)品本身的功能狀態(tài)。失效和事故常常有一定的因果關(guān)系,但兩者沒(méi)有必然的聯(lián)系。

      1.3 失效和可靠

      失效是可靠的反義詞。機(jī)電產(chǎn)品的可靠度R(t)是指時(shí)間t內(nèi)還能滿足規(guī)定功能產(chǎn)品的比率,即n(t)/n(0),n(t)為時(shí)間t內(nèi)滿足規(guī)定功能產(chǎn)品的數(shù)量,n(0)為產(chǎn)品試驗(yàn)總數(shù)量。累積失效概率F(t)就是時(shí)間t內(nèi)的不可靠度,即F(t)=1-R(t)=[n(0)-n(t)]/n(0)。

      1.4 失效件和廢品

      失效件是指進(jìn)入商品流通領(lǐng)域后發(fā)生故障的零件,而廢品則是指進(jìn)入商品流通領(lǐng)域前發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的零件。廢品分析采用的方法常與失效分析方法一致。

      1.5 失效學(xué)

      研究機(jī)電產(chǎn)品失效的診斷、預(yù)測(cè)和預(yù)防理論、技術(shù)和方法的交叉綜合的分支學(xué)科。失效學(xué)與相關(guān)學(xué)科的邊界還不夠明確,它是一個(gè)發(fā)展中的新興學(xué)科

      分類:

      2.1 按功能分類

      由失效的定義可知,失效的判據(jù)是看規(guī)定的功能是否喪失。因此,失效的分類可以按功能進(jìn)行分類。例如,按不同材料的規(guī)定功能可以用各種材料缺陷(包括成分、性能、組織、表面完整性、品種、規(guī)格等方面)來(lái)劃分材料失效的類型。對(duì)機(jī)械產(chǎn)品可按照其相應(yīng)規(guī)定功能來(lái)分類。

      2.2 按材料損傷機(jī)理分類

      根據(jù)機(jī)械失效過(guò)程中材料發(fā)生變化的物理、化學(xué)的本質(zhì)機(jī)理不同和過(guò)程特征差異,

      2.3 按機(jī)械失效的時(shí)間特征分類

      早期失效 可分為偶然早期失效和耗損期失效。

      ⑵突發(fā)失效 可分為漸進(jìn)(漸變)失效和間歇失效

      2.4 按機(jī)械失效的后果分類

      ⑴部分失效

      全部失效

      ⑶輕度失效

      ⑷危險(xiǎn)性(嚴(yán)重)失效

      ⑸災(zāi)難性(致命)失效

      失效分析的分類一般按分析的目的不同可分為:

      ⑴ 狹義的失效分析:主要目的在于找出引起產(chǎn)品失效的直接原因。

      ⑵廣義的失效分析:不僅要找出引起產(chǎn)品失效的直接原因,而且要找出技術(shù)管理方面的薄弱環(huán)節(jié)。

      ⑶新品研制階段的失效分析:對(duì)失效的研制品進(jìn)行失效分析。

      ⑷產(chǎn)品試用階段的失效分析:對(duì)失效的試用品進(jìn)行失效分析。

      定型產(chǎn)品使用階段的失效分析:對(duì)失效的定型產(chǎn)品進(jìn)行失效分析。

      ⑹修理品使用階段的失效分析:對(duì)失效的修理品進(jìn)行失效分析。

      意義:

      產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線。提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)零部件的使用壽命,是企業(yè)的立足之本。

      零件失效分析意義:

      1.減少和預(yù)防同類機(jī)械零件的失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生,保障產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

      2.分析機(jī)械零件失效原因,為事故責(zé)任認(rèn)定、偵破刑事案件、裁定賠償責(zé)任、保險(xiǎn)業(yè)務(wù)、修改產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等提供科學(xué)依據(jù)。

      3.為企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)改造提供信息,增加企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)含量,從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

      分析步驟:

      一、事故調(diào)查

      1.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

      2.失效件的收集

      3.走訪當(dāng)事人和目擊者

      二、資料搜集

      1.設(shè)計(jì)資料:機(jī)械設(shè)計(jì)資料,零件圖

      2.材料資料:原材料檢測(cè)記錄

      3.工藝資料:加工工藝流程卡、裝配圖

      4.使用資料:維修記錄,使用記錄等

      三、失效分析工作流程

      1.失效機(jī)械的結(jié)構(gòu)分析

      失效件與相關(guān)件的相互關(guān)系,載荷形式、受力方向的初步確定

      2.失效件的粗視分析

      用眼睛或者放大鏡觀察失效零件,粗略判斷失效類型(性質(zhì))。

      3.失效件的微觀分析

      金相顯微鏡、電子顯微鏡觀察失效零件的微觀形貌,分析失效類型(性質(zhì))和原因。

      4.失效件材料的成分分析

      光譜儀、能譜儀等現(xiàn)代分析儀器,測(cè)定失效件材料的化學(xué)成分。

      5.失效件材料的力學(xué)性能檢測(cè)

      拉伸試驗(yàn)機(jī)彎曲試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、硬度試驗(yàn)機(jī)等測(cè)定材料的抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊韌度、硬度等力學(xué)性能

      6.應(yīng)力測(cè)試、測(cè)定:用x光應(yīng)力測(cè)定儀測(cè)定應(yīng)力

      用x光應(yīng)力測(cè)定儀測(cè)定應(yīng)力

      7.失效件材料的組成相分析

      用x光結(jié)構(gòu)分析儀分析失效件材料的組成相。

      8.模擬試驗(yàn)(必要時(shí))

      在同樣工況下進(jìn)行試驗(yàn),或者在模擬工況下進(jìn)行試驗(yàn)。

      四、分析結(jié)果提交

      1.提出失效性質(zhì)、失效原因

      2.提出預(yù)防措施(建議)

      3.提交失效分析報(bào)告