机械零件失效分析在线视频

同学们好

今天我们学习第八章的第二节

机械零件失效分析

在前一节我们学习了

四种基本的失效形式

是畸变失效 断裂失效

磨损失效和腐蚀失效

那我们今天我们要开始学习

零件它是怎样失效的

它失效的原因是什么

我们怎么样来寻找它失效的原因

和采取一些防止的措施

我们先学习第一部分

零件失效的基本原因

一 设计原因

根据零件工作条件

可能发生的失效模式

可以提出技术指标

然后确定合适的材质

尺寸 结构

进行科学和合理的设计

如果我们的设计不合理

就会导致我们机械设备及零件

将不能够使用

或者过早的失效

二 材质原因

如果选材不当

材料的性能达不到设计要求

就会发生失效

此外材料它的成份

可能出现超差

也就是说它的成份

超出了它应该规定的范围

这个时候当然也会导致

它的性能不能满足要求

而导致失效

此外还有材料内部

如果存在缺陷

好比说夹杂物超标

好比说存在气孔等等

这些也会导致

我们的零件发生失效

第三种失效原因是

制造工艺因素

我们的零件都要经过

各种各样的工艺

来制造出最终的

可以使用的零部件

那以下因素会导致

我们的零件出现失效

例如铸造生产中

产生的疏松 夹渣

锻造产生的夹层 冷热裂纹

焊接没有焊透 偏析

出现冷热裂纹

还有机械加工的公差

和表面的粗糙度不合适

还有我们热处理的时候

产生热处理的缺陷

如淬裂 如硬度不足

还有出现了回火脆性

还有我们在最后一道工艺

进行精加工中的磨削的时候

如果工艺不当

会导致表面出现磨削的裂纹

所有这些工艺因素

都可能使我们的零件出现失效

第四 装配调试因素

我们的一些零件

如咬合传动件

它的间隙如果不合适

也会导致失效

还有我们的连接零件

如果防松不可靠

也会导致失效

我们的铆 焊结构的探伤

检验不良

没有发现存在缺陷

最后也会导致失效

还有我们的润滑密封装置不良

以及我们初步安装后

没有能够按照要求

逐级的加载跑合

这些都会导致零件

过早的出现失效

第五 运行维护原因

当出现以下情况时

也会导致出现失效

例如不正确的运转工况参数

会导致零件失效

好比说载荷 速度出现问题

还有忽视维护

不能定期的进行

大 中 小的检修

还有润滑条件未能保证

例如润滑剂

和润滑方法不合适等等

也会导致失效

第六 人的原因

如果我们的工作人员工作马虎

责任心不强 安全知识缺乏

违反操作规程等等

都会导致出现失效

那么一些生产商

只顾挣钱 不负责任

产品本来有问题

不应该出厂也出厂

当然也会导致过早出现失效

所以在这些失效原因中

我们会发现

人的因素占了很重要的因素

不管哪一条

都与我们的工作的责任心

与我们是否按规则进行操作

进行执行有关系

所以我们一定要工作负责

这样才能使我们的零部件

能够不出现过早的失效

下面我们学习第二部分

零件失效分析

也就是说我们要判断

零件失效的性质

要找出失效的原因

那么只有在这样一种基础上

我们才能够研究

零件失效的预防措施

才能够提出产品质量保证的

具体的技术措施

以保证我们产品的质量

提升我们产品的竞争力

第一 零件失效的分析步骤

我们要按以下步骤

来对零件失效

逐步的进行分析

第一事故调查

我们出现失效 出现问题以后

第一步要到现场去进行调查

要对失效件进行收集

要走访当事人和目击者

二要进行资料收集

也就是说要收集 审阅

我们的设计资料

我们的材料资料

我们的工艺资料

我们的使用资料

我们的维护记录

以及我们的使用记录等等

第三要进行分析和研究

那么第一步是粗视分析

也就是说进行

低倍的观察失效零件

粗略的判断失效的类型

第二步对失效件进行微观分析

用金相显微镜

电子显微镜等分析手段

观察分析失效零件的微观形貌

分析失效的类型

判断失效的原因

第三进行材料的成份分析

要用光谱仪 能谱仪等等仪器

测定失效件的材料的化学成份

第四要对材料的力学性能

进行检测

要用各种检测仪器

对材料的抗拉强度

弯曲强度 冲击韧度 硬度等

力学性能进行检测

此外必要时还要进行应力分析

材料的组成相分析等等

第四提出失效的性质

失效的原因

提出预防的措施和建议

在进行分析以后

找到失效的原因以后

提出我们应该采用什么样的措施

来预防这种失效的出现

然后提交失效的分析报告

当然以上各个步骤

并不是每一次都要全部做完

要根据实际情况

做其中的一项 几项 或者全部

有时候不够还要进行模拟分析

下面我们举一些

零件失效分析的案例

来说明怎样进行失效分析

案例一 汽车板簧断裂失效分析

汽车板簧在工作时发生了断裂

造成了严重的交通事故

所以我们要对板簧的失效

进行分析

发现板簧所使用的材料

是用65锰钢制造的

它的加工工艺是淬火加中温回火

板簧它起的作用是减震作用

板簧它承受弯矩

和震动的联合作用

那么我们第二步

要进行它的微观组织分析

我们把断的板簧给它洗干净

然后在视频显微镜下进行观察

进行判断

首先

我们进行粗视的判断

你会发现这样一个断口上

有这种弧形的这样一种形貌

说明是在某一处形成裂纹以后

然后裂纹逐渐向周围扩展

最终导致断裂

那么这种断口

常常是由疲劳所导致的

我们对这个弧形形貌的中心处

进行观察

发现在样品的边缘

存在一个热加工的缺陷 褶皱（折叠）

这种皱褶（折叠）在外力的作用下

会导致它形成裂纹

最后向前扩展

所以我们进行失效原因的分析时

就可以知道热加工缺陷

褶皱（折叠）造成了表面裂纹

弹簧断裂的位置

正好位于应力集中处

这样一个裂纹成为疲劳源

最终在外力的作用下

疲劳裂纹向前扩展

导致板簧断裂

所以断口有典型的疲劳断口特征

该板簧为疲劳断裂

那应该采取的预防措施是

板簧加工时

应当避免热加工缺陷的产生

我们下面再举一个实例

案例二

汽车离合器壳体开裂失效分析

先进行粗视分析

我们看这个图

你会发现离合器的壳体

在这个右下角处

它出现了裂纹

裂纹起始位置

在壳体两侧的交界处

而且在内表面呈135度

和90度的这样的夹角

没有明显的过渡圆弧

它所使用的材料是铝合金

铸铝硅12 由铸造制成

我们再进行宏观分析

你会发现裂纹面上

有很多圆形 椭圆形的空洞

空洞内表面呈熔融金属凝固态

也就是说它是铸造缺陷气孔

我们再进行显微组织分析

在相对高一些的倍数下

你会发现组织中存在着

很多有害相

即针状的铝硅铁化合物相

这种相很脆

裂纹在扩展的时候

会穿过大大小小的气孔

和针状的化合物

那下面我们再进行断裂原因分析

由以下原因导致了

这样一个壳体的开裂

一是材料的强度低 气孔多

第二是合金中铁含量高

出现了较多的有害相

也就是针状的铝硅铁化合物相

使我们的材料的韧性大大的降低

三壳体两侧的内表面

没有明显的过渡圆角

这容易导致应力集中

四壳体受弯矩作用

同时受到强烈的震动

在应力集中处产生了微裂纹

裂纹扩展

最终导致开裂

根据上面失效分析

所知道的失效的原因

我们建议采用以下的预防措施

一更换材料

采用强度较高的材料

例如铸铝硅7铜4

又如铸铝硅12铜1镁1镍1

第二降低含铁量

防止出现较多的有害相

也就是针状的铝硅铁化合物相

第三进行良好的变质处理

细化晶粒

第四改进壳体结构设计

将壳体侧表面的尖角处

改为圆角过渡