青岛英特质量工程技术有限公司
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从整体到局部
所谓从整体到局部包括两方面的考量。一是从和失效的产品相关联的其他部件到失效产品。要成分了解产品的工作环境及工作原理,任何和失效产品相关联的零部件都可能对失效产生影响。甚至包括环境温湿度。二是从失效零部件到具体失效部位。要充分研究失效部位在产品上的位置特点,是受力部位还是非受力部位?是不是应力集中部位?是否是经过了局部热处理等等。
中国船舶重工集团公司*725研究所检测服务平台
由中国机械和装备制造业技术培训中心主办的2019年全国失效分析及材料疲劳、断裂、损伤、残余应力检测研讨会(简称“2019年全国失效分析等研讨会”)在召开,来自全国高校、研究院所、企业的70多名代表参会。研讨会特邀专题报告十二篇,其中我所就有两篇。
此次特邀专题报告中,内容涉及材料失效分析新诠释及其重大工程案例分析、材料失效分析基础与应用、金属构件失效的普遍性与裂纹扩展机理、无损探伤检测新技术及其应用等多个方面。
我所725研究所的高灵清研究员和张亚军高工分别作了“失效分析引发的舰船设备中关注的材料问题”和“材料的疲劳问题与对策”两篇专题报告。报告针对舰船设备中的构件失效分析现状及国内外失效构件中所涉及的大量疲劳问题,结合我所近年来在相关领域取得的系列研究成果,提出了舰船设备在设计应用时的选材方向及避免发生疲劳失效的有效对策,引起了强烈反响。
失效分析简述
是一门发展中的学科,在提高产品质量,技术开发、改进,产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。是一家以失效分析技术服务为重心的第三方实验室,以其在失效分析领域多年的服务,在行业中树立了良好的口碑。其立的第三方地位,积累的大量案例和数据库使得我们可以为客户提供公正、立、准确的失效分析报告。
开展失效分析的意义:
对产品的生产和使用都具有重要的意义,失效可能发生在产品寿命周期的各个阶段,涉及产品的研发设计、来料检验、加工组装、测试筛选、客户端使用等各个环节,通过分析工艺废次品、早期失效、试验失效、中试失效以及现场失效的样品,确认失效模式、分析失效机理,明确失效原因,终给出预防对策,减少或避免失效的再次发生。
失效分析流程:
(1)失效背景调查:产品失效现象?失效环境?失效阶段(设计调试、中试、早期失效、中期失效等等)?失效比例?失效历史数据?
(2)非破坏分析:X射线检查、超声扫描检查、电性能测试、形貌检查、局部成分分析等。
(3)破坏性分析:检查、剖面分析、探针测试、聚焦离子束分析、热性能测试、体成分测试、机械性能测试等。
(4)使用条件分析:结构分析、力学分析、热学分析、环境条件、约束条件等综合分析。
(5)模拟验证实验:根据分析所得失效机理设计模拟实验,对失效机理进行验证。
注:失效发生时的现场和样品务必进行细致保护,避免力、热、电等方面因素的二次伤害。
失效分析是对已失效器件进行的一种事后检查。使用电测试以及的物理、金相和化学的分析技术,验证所报告的失效,确定其失效模式,找出失效机理。得出相应结论,确定失效的原因或相应关系,或者在生产工艺、器件设计、试验或应用方面采取纠正措施,以消除失效模式或机理产生的原因,防止其重新出现。失效分析对产品的生产和使用都具有重要的意义。
2.失效模式及机理
失效模式:失效的外在表现形式,不需要深入说明其物理原因,易于记录和报告。
如:焊接不良、开路、短路、表面异物、、氧化腐蚀、电化学迁移、起泡等。
失效机理:导致失效发生的物理化学变化过程和对这一过程的解释。
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某载货汽车在实际使用过程中发生了油箱拉带断裂的现象,从而造成油箱脱落,导致严重的车毁人亡交通事故。
利用技术对油箱拉带的断口进行金相分析和宏观断口形貌分析,并结合油箱拉带的制造技术要求,从而得出油箱拉带断裂的原因。油箱拉带在制造过程中经剪切而成,其吊耳处边缘部位粗糙且存有微裂纹,再加上厚度达不到要求,强度明显降低,不断承受作用力使裂纹逐渐扩展导致拉带断裂,油箱拉带断裂属产品制造质量缺陷所致。
通过断口的形态分析去研究一些断裂的基本问题:如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。如果要求深入地研究材料的冶金因素和环境因素对断裂过程的影响,通常还要进行断口表面的微区成分分析、主体分析、结晶学分析和断口的应力与应变分析等。
随着断裂学科的发展,断口分析同断裂力学等所研究的问题更加密切相关,互相渗透,互相配合;断口分析的实验技术和分析问题的深度将会取得新的发展。断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。