失效分析ppt課件(2)(已修改)
2025-01-29 17:17 本頁面
【正文】 失效分析基礎楊力Senior Engineer YangLi機械失效分析技術n機械構件在使用過程中由于各種原因可能會發(fā)生失效現(xiàn)象。n機械構件喪失其規(guī)定功能的現(xiàn)象稱為失效。n分析引起機械構件的失效原因，提出對策，研究采取補救措施的技術和管理活動稱為失效分析 Senior Engineer YangLi失效分析的目的n 以提高產(chǎn)品質(zhì)量為目的，找出造成機械產(chǎn)品失效的原因及影響因素，提出改進措施，以防止同類失效現(xiàn)象的重復出現(xiàn)。n 以技術攻關為目的的失效分析。n 以劣質(zhì)產(chǎn)品的確定和處理為目的的失效分析。n 仲裁性的失效分析。n 為進行修復而作的失效分析。失效分析是質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)n 失效分析的經(jīng)驗是新產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃和設計的重要依據(jù) DFMEAn 開發(fā)規(guī)劃和設計是決定產(chǎn)品質(zhì)量的兩個重要因素，由于規(guī)劃和設計差錯在產(chǎn)品失效案例統(tǒng)計分布中比例較大，現(xiàn)代的機械設計和質(zhì)量管理要求對產(chǎn)品作 “危險度分析 ”，就是運用失效分析的經(jīng)驗和知識去分析審查設計方案中是否存在某些會導致失效的因素及萬一失效后又會產(chǎn)生何種程度的危害，根據(jù)這種分析去修改設計方案，把失效因素在產(chǎn)品設計時就消除或減少 。n 失效分析是對質(zhì)量控制網(wǎng)的實地檢驗 FMEAn 如產(chǎn)品在使用過程中頻頻發(fā)生失效，說明原來確定的質(zhì)量控制網(wǎng)在某些環(huán)節(jié)上發(fā)生問題，失效分析可根據(jù)失效現(xiàn)象找出失效原因，提出應當從哪些方面去調(diào)整，增強和改進質(zhì)量控制網(wǎng)。n 產(chǎn)品在加工制造過程中，不論質(zhì)量控制網(wǎng)如何嚴格，也難免產(chǎn)生缺陷，這些缺陷通過失效分析積累的經(jīng)驗和知識來判斷對產(chǎn)品的功能會產(chǎn)生何種影響，可分為危險缺陷、可修復缺陷、無害缺陷。這種以失效分析經(jīng)驗和知識為依據(jù)的缺陷安全度分析，既可避免盲目報廢，節(jié)約大量的材料、工時和成本，又可保證產(chǎn)品安全使用。失效分析的經(jīng)驗是評定產(chǎn)品缺陷安全的最佳參考依據(jù) 機械構件失效的主要形式n 變形失效n 斷裂失效n 腐蝕失效n 磨損失效變形失效n 彈性變形失效 彈性變形過量，雖表面未發(fā)現(xiàn)任何損傷痕跡，但彈性性能已達不到原設計要求。例如汽車彈簧，經(jīng)長期使用后松弛性能降低導致不能起緩沖作用塑性變形失效n 塑性變形失效 變形量超過極限，不能再使用。經(jīng)長期運轉(zhuǎn)后的汽輪機葉片逐漸伸長發(fā)生塑性變形而與殼體相接觸，使汽輪機不能正常運行。n 蠕變變形失效 零件長期在高溫和應力作用下，即使小于屈服應力也會緩慢地產(chǎn)生塑性變形，這種現(xiàn)象稱為蠕變，當蠕變變形量超過規(guī)定數(shù)值后就會失效，甚至產(chǎn)生蠕變斷裂。n 高溫松弛失效 零件在高溫下失去彈性功能而導致失效。例如蒸汽輪機的高溫緊固螺栓經(jīng)長期使用發(fā)生松弛，使蒸汽輪機不能正常工作。斷裂失效 塑性斷裂n 塑性斷裂失效： 當構件所承受的實際應力大于材料的屈服強度時，將產(chǎn)生塑性變形，應力進一步增大，就會產(chǎn)生斷裂，稱為塑性斷裂失效。n 塑性斷裂的特征 ：在裂紋或斷口附近有宏觀塑性變形，或者在塑性變形處有裂紋出現(xiàn)；塑性斷裂的一種典型斷口是抗拉試樣的杯錐狀斷口，杯部呈纖維狀特征，錐部呈淺灰色的光滑區(qū)，并與杯部或 45o角。塑性斷口微觀形態(tài)主要為韌窩。根據(jù)韌窩的形狀可分析斷裂時所受應力的性質(zhì)，如韌窩為等軸，受正應力作用，如杯錐狀斷口的杯部。韌窩為拉長呈方向性，受剪切應力或撕裂應力作用，如杯錐狀斷口的錐部。韌窩的大小與形核數(shù)量、材料韌性、溫度、應變速率有關；材料韌性好、夾雜或第二相粒子少、溫度高、應變速率慢則韌窩尺寸大；反之則韌窩尺寸小。n 塑性斷裂的原因 ：通常情況下塑性斷裂是由于外應力超過材料的屈服強度所致 (材料強度過低或超載 )。斷裂失效 脆性斷裂失效n 脆性斷裂 是指斷裂前幾乎不產(chǎn)生顯著的塑性變形n 按裂紋擴展的路徑分為穿晶脆性斷裂和沿晶脆性斷裂 。n 解理斷裂 解理斷裂是穿晶脆斷的一種常見的主要斷裂方式。解理斷裂是指在一定的條件下，金屬因受拉應力作用而沿某些特定的結晶學平面發(fā)生分離。鐵素體鋼的解理面為 {100}晶面。解理斷裂的特征*斷裂時所受應力較低，常低于材料的屈服強度及設計許用應力*構件破壞之前沒有或只有局部的輕微的塑性變形*斷裂源總是發(fā)生在缺陷處 (尤其是焊接缺陷 )或幾何形狀突變的凹槽、缺口等處，也有裂紋源由疲勞損傷處引起*斷口宏觀形貌平直，斷面與拉應力方向垂直，斷口上有放射狀條紋，放射狀條紋的收斂點為斷裂源，當構件為管材或板材時，斷口上有人字紋條紋，人字的頭部指向裂源，并有閃光的 “小刻面 ”，斷口微觀形貌為河流花樣*一旦發(fā)生開裂，裂紋便以極高的速度擴展，危害性很大。n 形成解理
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