ML35圆柱销失效分析

材料失效分析与预防及案例分析一、失效零件由于某种原因，导致其尺寸、形状、或材料的组织与性能发生变化而不能完满地完成指定的功能。

二、失效危害性1、失效导致机械不能正常工作，降低生产效率，降低产品质量，误工误事。

2、失效导致机械不能工作，停工停产，造成重大经济损失。

3、失效导致机毁人亡三、失效分析失效分析:判断零件失效性质、分析零件失效原因、研究零件失效的预防措施的技术工作。

四、失效分析内容1、判断失效性质：畸变失效、断裂失效、磨损失效、腐蚀失效。

2、分析失效原因：设计、材料、加工、装配、使用、维护。

3、研究失效的预防措施：修改设计、更换材料、改进加工、合理装配、正确使用、及时维护。

五、失效分析技术金相分析技术，断口分析技术，力学性能测试技术，理化分析测试技术，晶体结构分析技术，无损检测技术，应力分析技术。

六、失效案例汽车离合器壳体开裂失效分析1、粗视分析离合器壳体由铝合金铸造而成。

一个壳体破断为两部分，一个壳体一侧的裂纹长220mm, 另一侧有一条15mm长的裂纹。

裂纹的起始位置均在壳体侧面下方的交界处。

壳体侧面的内表面呈135°和90°夹角, 无明显的过渡园角。

裂纹扩展方向与该处所受拉应力的方向垂直。

2、现场调研离合器安装情况：离合器左边与发动机相联, 右边与变速器相联。

离合器壳体受到较大弯矩作用。

发动机工作时, 壳体受到强烈振动。

壳体下部受到瞬时大的拉应力作用, 在应力集中处容易产生裂纹造成开裂或破断。

3、立体显微镜下观察断裂面有放射状撕裂棱。

断面上有许多闪光的小点, 同时发现有园形、椭园形的空洞。

最大的一个椭园形孔洞尺寸为0.6mm×1.2mm。

这些空洞的内表面呈熔融金属凝固态, 为铸造缺陷气孔。

4、显微分析观察裂纹形态及扩展方向。

裂纹端部位于壳体两侧面内表面相交处, 裂纹上及其附近有大大小小的气孔, 裂纹垂直于壳体边缘扩展。

金相显微组织由白色的a固溶体+灰色的条状及小块状的Si晶体+黑色细针状Al-Si-Fe化合物组成。

I断裂脆性断裂是一种构件未经明显的变形而发生的断裂，当零件在外载荷作用下，由于某一危险截面上的应力超过零件的抗拉强度时将会发生脆性断裂，发生脆性断裂时，零件几乎没有发生过塑性变形。

如杆件脆断时没有明显的伸长或弯曲，更无缩颈，容器破裂时没有直径的增大及壁厚的减薄。

图1. 脆性断裂实例分析：传统力学把材料看成是没有缺陷的、没有裂纹的、均匀的和连续的理想固体，但是，实际工程材料在制备、加工（冶炼、铸造、锻造、焊接、热处理、冷加工等）及使用中（疲劳、冲击、环境温度等）都会产生各种缺陷（白点、气孔、渣、未焊透、热裂、冷裂、缺口等）。

如上图所示的齿轮，由于其内部的缺陷和裂纹会在零件使用过程中产生应力集中，该处所受拉应力为平均应力的数倍。

过分集中的拉应力如果超过该齿轮材料的临界拉应力值时，将会产生裂纹或缺陷的扩展，导致脆性断裂。

图2. 韧性断裂实例分析：韧性断裂又称延性断裂。

断裂前发生过明显的塑性变形的断裂，是塑性变形的终结。

消耗较高能量,以金属撕裂为特征的一种断裂，是与脆性断裂相对应的一种断裂模式。

物体受力时其最危险截面或区域,从弹性变形逐渐转入塑性变形状态,这时截面的某一邻域内力学参量的某一组合达到临界点,断裂口附近出现明显的宏观塑性变形, 微观断口表面呈韧窝状。

图3. 疲劳断裂实例分析：零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象就叫作疲劳断裂。

一开始，疲劳微裂纹在零件应力最高强度最低的基体上产生，之后裂纹会稳定扩展，但扩展速度较低，最后，当裂纹尺寸足够大结构有效受力截面小到不足以承受所加载荷时，零件即发生断裂，如图所示。

II磨损磨擦副表面的材料微粒，由于机械力与化学腐蚀的作用而脱离母体，使零件尺寸和表面状态改变，最终导致功能丧失，称为磨损失效。

磨损是机械的重要失效形式，它包括复杂的化学过程和物理过程，其主要形式有：粘着磨损（材料从一个磨擦表面移到另一个表面）、磨料磨损（硬磨料在摩擦表面犁出沟槽或道痕，使材料从零件表面脱落）、腐蚀磨损（化学腐蚀参与作用下的磨料磨损）和疲劳磨损（接触应力作用使材料表面疲劳剥落）等。

失效分析简介失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。

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。

失效分析流程图1 失效分析流程各种材料失效分析检测方法1 PCB/PCBA失效分析PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

图2 PCB/PCBA失效模式爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。

常用手段无损检测：外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析：扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）显微红外分析（FTIR）俄歇电子能谱分析（AES）X射线光电子能谱分析（XPS）二次离子质谱分析（TOF-SIMS）热分析：差示扫描量热法（DSC）热机械分析（TMA）热重分析（TGA）动态热机械分析（DMA）导热系数（稳态热流法、激光散射法）电性能测试：击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移破坏性能测试：染色及渗透检测2 电子元器件失效分析电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。

图3 电子元器件失效模式开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等常用手段电测：连接性测试电参数测试功能测试无损检测：开封技术（机械开封、化学开封、激光开封）去钝化层技术（化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层）微区分析技术（FIB、CP）制样技术：开封技术（机械开封、化学开封、激光开封）去钝化层技术（化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层）微区分析技术（FIB、CP）显微形貌分析：光学显微分析技术扫描电子显微镜二次电子像技术表面元素分析：扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）俄歇电子能谱分析（AES）X射线光电子能谱分析（XPS）二次离子质谱分析（SIMS）无损分析技术：X射线透视技术三维透视技术反射式扫描声学显微技术（C-SAM）3 金属材料失效分析随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业、科技以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，因此金属材料的质量应更加值得关注。

失效模式分析案例失效模式分析（FMEA）是一种系统性的方法，用于识别和评估产品或系统中可能出现的失效模式，以便采取预防措施。

在本文中，我们将通过一个实际案例来说明失效模式分析的应用。

案例背景：某汽车制造公司在生产过程中发现了一款新车型的发动机故障率较高，严重影响了产品质量和客户满意度。

为了解决这一问题，公司决定对发动机的失效模式进行分析，以便采取相应的改进措施。

失效模式分析步骤：1. 确定失效模式，首先，我们需要明确发动机可能出现的失效模式。

这包括发动机无法启动、功率下降、异常噪音等。

通过对历史故障数据和客户投诉进行分析，可以确定发动机的主要失效模式。

2. 评估失效影响，针对每种失效模式，我们需要评估其对产品性能、安全性和可靠性的影响程度。

比如，发动机无法启动可能导致车辆无法行驶，功率下降可能影响车辆加速性能等。

3. 确定失效原因，针对每种失效模式，我们需要进一步分析其可能的原因。

这可能涉及到设计缺陷、制造工艺问题、零部件质量等方面。

通过对失效原因的分析，可以帮助我们找到根本解决问题的方法。

4. 制定改进措施，最后，针对每种失效模式和其原因，我们需要制定相应的改进措施。

比如，针对发动机无法启动的失效模式，我们可以加强电路连接的稳定性；针对功率下降的失效模式，我们可以优化燃烧系统设计等。

案例结论：通过失效模式分析，我们发现发动机故障的主要原因是由于燃油系统设计不当导致的，公司针对这一问题进行了改进，包括优化燃油喷射系统和提高燃油滤清器的过滤效果等措施。

经过改进后，新车型的发动机故障率明显下降，客户满意度得到了提升。

结语：失效模式分析是一种非常有效的质量管理工具，能够帮助企业识别和解决产品或系统中存在的问题。

通过本案例的分析，我们可以看到失效模式分析在汽车制造行业中的应用，为产品质量的提升和客户满意度的改善起到了重要的作用。

希望本文的案例能够对读者有所启发，促使更多的企业重视失效模式分析的应用。

机械零部件失效机理与分析引言机械零部件是构成机械设备重要组成部分，其失效可能导致设备无法正常运行，给生产和工作带来不利影响。

因此，理解机械零部件失效的机理并能进行合理的分析和预防措施对于保障设备的稳定运行至关重要。

本文将探讨机械零部件失效的机理和分析方法。

一、机械零部件失效的机理机械零部件失效的机理主要包括以下几个方面。

1.疲劳失效在机械装置中，通常会不断受到交变的载荷作用，使得零部件产生应力和应变的变化。

长时间内反复交替的应力作用会导致疲劳失效。

疲劳裂纹的产生和扩展是疲劳失效的重要原因。

2.磨损失效磨损失效是机械零部件常见的一种失效形式，主要包括磨粒磨损、磨磨损和疲劳磨损等。

机械零部件由于长时间的摩擦会出现表面变得粗糙，导致零部件之间的相互接触面积增大，从而加速磨损过程。

3.材料腐蚀机械零部件在工作过程中，可能会受到一些介质的侵蚀，导致材料表面的腐蚀和损害。

腐蚀会使材料表面产生裂纹和孔隙，降低其强度和耐久性，最终导致失效。

4.过载失效过载失效是指机械零部件在超出其正常工作范围的载荷作用下发生力学性能的突然变化，从而导致零部件失常甚至破裂。

过载失效通常发生在突发事件或设计错误等情况下。

二、机械零部件失效的分析为了准确分析机械零部件失效的原因，可以采取以下方法。

1.外观检查首先进行外观检查，检查零部件的外观是否有裂纹、变形或腐蚀等情况。

通过观察表面痕迹和形貌，可以初步判断零部件可能的失效原因。

2.材料分析通过对零部件材料的成分分析和显微组织观察，可以判断材料的性能是否符合要求，是否有明显的缺陷或异物存在。

这对于进一步了解零部件失效的原因非常重要。

3.断裂分析如果零部件发生断裂，可以进行断裂分析，分析其断口的形貌和特征。

通过断口分析，可以了解断裂发生的形式，如韧性断裂、脆性断裂等，从而进一步判断失效原因。

4.力学性能测试针对机械零部件的失效，可以通过力学性能测试来检测零部件的强度、硬度和韧性等参数。