失效分析的思路和方法概要

失效分析的思路与诊断第二章失效分析的思路第一节常用的几种失效分析思路一、“撤大网”逐个因素排除法二、以设备制造全过程为一系统进行分析任何一个设备都要经历规划、设计、选材、机械加工（包括铸、锻、焊等工艺）、热处理、二次精加工（研磨、酸洗、电镀）和装配等制作工序，如果失效已确定纯属设备问题，还可对上述工序逐个进一步分析，包括以下容：1.设计不当（1）开孔位置不当造成应力集中；（2）缺口或凹倒角半径过小；（3）高应力区有缺口；（4）横截面改变太陡；（5）改变设计，没有相应地改变受力状况；（6）设计判据不足；（7）计算中出现过载荷；（8）焊缝选择位置不当，以及配合不适当等；（9）对使用条件的环境影响，未做适当考虑；（10）提高使用材料的受力级别；（11）刚性和韧性不适当；（12）材料品种选择错误；（13）选择标准不当；（14）材料性能数据不全；（15）材料韧脆转变温度过高；（16）对现场调查不充分，认识不足就投入设计；（17）与用户配合有差错。

2.材料、冶金缺陷（1）成分不合格；（2）夹杂物含量及成分不合格；（3）织组不合格；（4）各种性能不合格；（5）各向异性不合格；（6）断口不合格；（7）冶金缺陷（缩孔、偏析等）；（8）恶化变质；（9）混料。

3.锻造等热加工工艺缺陷（1）折叠、夹砂、夹渣；（2）裂缝；（3）锻造鳞皮；（4）流线分布突变或破坏；（5）晶粒流变异常；（6）沿晶氧化（过烧）；（7）氧化皮压入；（8）分层、疏松；（9）带状组织；（10）过热、烧裂；（11）外来金属夹杂物；（12）缩孔；（13）龟裂；（14）打磨裂纹；（15）皱纹。

4.机械加工缺陷（1）未按图纸要求；（2）表面粗糙度不合格；（3）倒角尖锐；（4）磨削裂纹或过烧；（5）裂纹；（6）划伤、刀痕；（7）毛刺；（8）局部过热；（9）矫直不当。

5.铸造缺陷（1）金属突出；（2）孔穴；（3）疏松；（4）不连贯裂纹；（5）表面缺陷；（6）浇注不完全；（7）尺寸和形状不正确；（8）夹砂、夹渣；（9）组织反常；（10）型芯撑、冷铁。

失效分析报告失效分析报告通常包括以下几个方面的内容：一、失效描述。

首先，需要对失效现象进行详细的描述。

包括失效的具体表现、出现的时间和频率、对系统或产品的影响等。

失效描述应该尽可能客观、准确，避免主观臆断和夸大描述。

二、失效原因分析。

接下来，对失效的原因进行分析。

失效原因可能涉及材料、工艺、设计、环境、使用条件等多个方面。

需要逐一排查可能的原因，并进行论证和验证。

在分析过程中，需要采用科学的方法和工具，如故障树分析、故障模式效应分析等。

三、改进措施。

在确定了失效的原因后，需要提出相应的改进措施。

这些改进措施可能涉及到产品设计的改进、工艺流程的优化、材料的更换等方面。

改进措施应该具体、可行，并且能够有效地解决失效问题。

四、预防措施。

除了针对具体失效事件提出改进措施外，还需要对类似失效事件的再次发生进行预防。

这可能需要对质量管理体系、生产过程、设备维护等方面进行全面的审视和改进。

五、总结。

最后，需要对失效分析的过程和结果进行总结。

包括失效分析的经验教训、改进措施的有效性评估、预防措施的实施情况等。

总结应该客观、全面，为今后类似问题的处理提供参考。

通过对失效分析报告的编写，可以加深对失效事件的理解，找出问题的根本原因，并提出解决问题的有效措施。

这有助于提高产品质量、提升生产效率，为企业的可持续发展提供有力支持。

同时，也为相关技术人员提供了宝贵的经验和教训，有助于提升整体技术水平和团队协作能力。

在实际工作中，失效分析报告是非常重要的文件，需要认真对待。

通过不断积累失效分析的经验，不断提升分析水平和方法，可以更好地应对各种失效事件，确保产品和设备的可靠性和稳定性。

同时，也为企业的技术创新和发展提供了有力支持。

失效分析介绍失效分析（Failure Analysis，简称FA）是指对产品或系统发生故障或失败的原因进行分析和研究的过程。

通过对故障样本、故障数据和相关信息的收集与分析，FA的目标是找出故障的根本原因，从而探索解决方案，提高产品质量和可靠性，降低故障风险。

FA的主要任务是确定故障模式、故障位置和故障原因。

其中，故障模式指产品在故障发生时表现出的特定方式，如电路短路、电路中断等；故障位置指故障发生的具体位置，如芯片内部、电路板上的一些区域等；故障原因指导致故障发生的根本原因，可能是人为操作错误、设计缺陷、制造缺陷等。

通过对这些信息的收集和分析，FA工程师可以建立故障模型，并提出解决方案。

FA的过程包括问题定义、样本收集、样本准备、分析测试、数据分析和结论总结等步骤。

在问题定义阶段，FA工程师与用户或生产部门沟通，了解故障现象和相关信息。

然后，需要收集故障样本，通常从用户处获取或通过现场测试获得。

样本准备阶段是为了保证故障样本的安全性和可测试性，可能涉及到特定的样本处理和检测方法。

接下来，进行分析测试，包括非破坏性和破坏性测试，用于检测故障样本的物理性能、化学成分和电性能等。

数据分析阶段是将测试数据进行整理和分析，寻找规律和关联。

最后，根据分析结果，总结结论，并提出解决方案或改进意见。

FA技术和方法包括多种，常用的有X射线检测、扫描电镜、红外热成像、电路分析等。

X射线检测可用于检测焊接质量和元件间的连接情况。

扫描电镜可观察微观结构，如元件表面的缺陷和断裂等。

红外热成像可以检测电路板的热部位和热问题。

电路分析则通过电性能测试和信号跟踪等手段，诊断故障原因。

失效分析的应用广泛，涉及到电子、机械、化工、材料等多个领域。

在电子领域，FA可用于IC芯片、电路板、显示器等产品的故障分析，有助于提高产品可靠性和生产效率。

在化工领域，FA可应用于化工反应、催化剂研发等方面，帮助优化工艺和提高产量。

在材料领域，FA可用于金属材料、聚合材料等的故障分析，有助于改进材料性能和扩大应用范围。

概论失效定义：零件失去原有功能和作用。

失效形式：断裂、腐蚀、磨损、变形、内部组织发生质的变化等。

失效分析：揭示产品功能失效的模式和原因，弄清失效的机理和规律，找出纠正和预防失效的措施；分为事前、事中、事后分析，通常侧重于事后。

失效分析和一般实验研究的区别和联系：1.失效分析侧重点在于一个零件发生失效的具体失效原因和失效过程，具有很强的工程针对性和适时性，而一般的实验研究目的是不考虑某些因素地去揭示本质，带有一定的普遍性；2.两者之间的联系：普遍性研究可以作为失效分析的理论基础，而失效分析又可以成为理论研究的出发点，相互联系，相互促进。

失效分析基础按失效形态分类↓机械零件失效后的外部形态：过量变形、断裂及表面损伤（磨损和腐蚀）。

断裂失效的原因大致有：过载断裂、疲劳断裂失效、材料脆性断裂失效、环境诱发断裂失效、混合断裂失效。

按失效的诱因分类↓力学因素（机械力、热应力、摩擦力、活性介质）、环境因素、时间因素。

按经济法的观点来分↓产品缺陷失效、误用失效、受用性失效（属于它因失效）、耗损失效。

早期失效的来源：1、设计的问题，2、材料选择上的问题。

3、加工制造及装配中的问题。

4、不合理的服役条件（使用方法）。

如何降低应力集中：1.从强化材料方面考虑，有表面热处理强化、薄壳淬火、喷丸强化、滚压强化等方法。

2.从设计方面降低应力集中系数考虑，有变截面部位的过渡、适当选择开孔位置和方向、应力集中附近的低应力部位增开缺口和圆孔。

如何消除和调整残余应力：1.去应力退火。

2.回火或自然时效处理。

3.机械法（加静载或动载）。

应力分析与失效分析↓按应力状态概念，材料破坏有三种：脆断、剪断、屈服。

失效原因：单向拉（压）应力（韧断、脆断），平面拉应力（泄露、爆炸），弯曲应力（断裂、轴向裂纹），扭转应力（韧断、脆断、扭转角过大），交变应力，接触应力。

失效分析基本方法失效分析的思想方法：1、整体观念原则（设备-环境-人）。

2、从现象到本质的原则（不应只满足于找到断裂或其他失效机制，更重要的是找到致断或失效的原因）。