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失效分析

失效分析是一门新兴发展中的学科，近年开始从军工到普通企业普及。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。方法分为有损分析，无损分析，物理分析，化学分析等。失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。此过程的诱发因素有内部的和外部的。在研究失效机制时，通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手，进而再研究较隐蔽的内在因素。在研究批量性失效规律时，常用数理统计方法，构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图，以找出必须首先解决的主要失效机制、方位和部位。任一产品或系统的构成都是有层次的，失效原因也具有层次性，如系统-单机-部件(组件)-零件(元件)-材料。上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。越是低层次的失效现象，就越是本质的失效原因。

失效分析原理：

        失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。此过程的诱发因素有内部的和外部的。在研究失效机制时，通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手，进而再研究较隐蔽的内在因素。在研究批量性失效规律时，常用数理统计方法，构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图，以找出必须首先解决的主要失效机制、方位和部位。任一产品或系统的构成都是有层次的，失效原因也具有层次性，如系统－单机－部件（组件）－零件（元件）－材料。上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。越是低层次的失效现象，就越是本质的失效原因。

失效分析基本概念：

1.1 失效和失效分析

产品丧失规定的功能称为失效。
判断失效的模式，查找失效原因和机理，提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动称为失效分析。

1.2 失效和事故

失效与事故是紧密相关的两个范畴，事故强调的是后果，即造成的损失和危害，而失效强调的是机械产品本身的功能状态。失效和事故常常有一定的因果关系，但两者没有必然的联系。

1.3 失效和可靠

失效是可靠的反义词。机电产品的可靠度R(t）是指时间t内还能满足规定功能产品的比率，即n(t)/n(0),n(t）为时间t内满足规定功能产品的数量，n(0）为产品试验总数量。累积失效概率F(t）就是时间t内的不可靠度，即F(t)=1-R(t)=[n(0)-n(t)]/n(0）。

1.4 失效件和废品

失效件是指进入商品流通领域后发生故障的零件，而废品则是指进入商品流通领域前发生质量问题的零件。废品分析采用的方法常与失效分析方法一致。

1.5 失效学

研究机电产品失效的诊断、预测和预防理论、技术和方法的交叉综合的分支学科。失效学与相关学科的边界还不够明确，它是一个发展中的新兴学科。

失效分析分类：

2.1 按功能分类

由失效的定义可知，失效的判据是看规定的功能是否丧失。因此，失效的分类可以按功能进行分类。例如，按不同材料的规定功能可以用各种材料缺陷（包括成分、性能、组织、表面完整性、品种、规格等方面）来划分材料失效的类型。对机械产品可按照其相应规定功能来分类。

2.2 按材料损伤机理分类

根据机械失效过程中材料发生变化的物理、化学的本质机理不同和过程特征差异,

2.3 按机械失效的时间特征分类

⑴早期失效 可分为偶然早期失效和耗损期失效。
⑵突发失效 可分为渐进（渐变）失效和间歇失效。

2.4 按机械失效的后果分类

⑴部分失效
⑵完全失效
⑶轻度失效
⑷危险性（严重）失效
⑸灾难性（致命）失效

失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为：

⑴ 狭义的失效分析：主要目的在于找出引起产品失效的直接原因。
⑵广义的失效分析：不仅要找出引起产品失效的直接原因，而且要找出技术管理方面的薄弱环节。
⑶新品研制阶段的失效分析：对失效的研制品进行失效分析。
⑷产品试用阶段的失效分析：对失效的试用品进行失效分析。
⑸定型产品使用阶段的失效分析：对失效的定型产品进行失效分析。
⑹修理品使用阶段的失效分析：对失效的修理品进行失效分析。

失效分析步骤：

一、事故调查

1.现场调查
2.失效件的收集
3.走访当事人和目击者

二、资料搜集

1.设计资料：机械设计资料，零件图
2.材料资料：原材料检测记录
3.工艺资料：加工工艺流程卡、装配图
4.使用资料：维修记录，使用记录等

三、失效分析工作流程

1.失效机械的结构分析
失效件与相关件的相互关系，载荷形式、受力方向的初步确定
2.失效件的粗视分析
用眼睛或者放大镜观察失效零件，粗略判断失效类型（性质）。
3.失效件的微观分析
用金相显微镜、电子显微镜观察失效零件的微观形貌，分析失效类型（性质）和原因。
4.失效件材料的成分分析
用光谱仪、能谱仪等现代分析仪器，测定失效件材料的化学成分。
5.失效件材料的力学性能检测
用拉伸试验机、弯曲试验机、冲击试验机、硬度试验机等测定材料的抗拉强度、弯曲强度、冲击韧度、硬度等力学性能。
6.应力测试、测定：用x光应力测定仪测定应力
用x光应力测定仪测定应力
7.失效件材料的组成相分析
用x光结构分析仪分析失效件材料的组成相。
金属失效分析
金属失效分析
8.模拟试验（必要时）
在同样工况下进行试验，或者在模拟工况下进行试验。

四、分析结果提交

1.提出失效性质、失效原因
2.提出预防措施（建议）
3.提交失效分析报告

检测标准：

·GB/T 1814-1979 钢材断口检验法
·JY/T 010-1996 分析型扫描电子显微镜方法通则
·GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法
·GB/T 20123-2006 钢铁 总碳硫含量的测定 高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)
·GBT 5121.27-2008 铜及铜合金化学分析方法 第27部分 电感耦合等离子体原子发射光谱法