2.失效分析的基本理论和技术.ppt

1.痕迹分析的作用和意义 痕迹：环境作用于系统，在系统表面留下的标记 对事故和失效的发生、发展过程作出判断 为分析结论提供可靠的依据 在机械失效时，定义中的“系统”便是“机械”，而“环境”中的力学、化学、热学、电学等因素“作用”于机械，在机械表面及表面层所留下的损伤性标记，便是痕迹。 1.痕迹分析的作用和意义 痕迹标记：包括表面形貌(花样)、成分 (或材料迁移)、颜色、表层组织、性能、残余应力以及表面污染状态等的变化。 痕迹分析：对上述变化特征进行诊断鉴别，并找出其变化的过程和原因，为事故和机械失效分析提供线索和证据。 2.痕迹的分类 ① 机械接触痕迹 ② 腐蚀痕迹 ③ 电侵蚀痕迹 ④ 污染痕迹 ①压入性机械痕迹 一般形貌比较规则，与造痕物的接触部位的形状比较吻合 在有些情况下仍能保留机件原始的表面加工痕迹，压痕的边界比较清晰 在垂直表面的方向上的变形最大 在机械加工过程中留下的有害压印痕，是机械失效的重要原因之一。 在摩擦过程中形成的（没有摩擦，就不会产生滑动性的机械痕迹） 亦可称为摩擦痕迹，它是摩擦过程的真实记录。 a. 犁痕(即划痕)：包括犁皱痕迹、犁削痕迹和犁碎痕迹 b. 粘着痕迹 c. 摩擦疲劳痕迹 d. 摩擦腐蚀痕迹(复合型) 主要包括: 电腐蚀(电侵蚀）痕迹 电腐蚀（表面）损伤痕迹 电接触粘附 电磨损痕迹 静电痕迹 ①热冲击 具有如下一些痕迹特征： 表面可能烧熔，出现铸态熔坑、几何花样、交叉滑移 表面烧蚀变色，失去金属光泽 表面龟裂，萌生热疲劳裂纹，并且出现多条热疲劳裂纹 ②热磨损 当固体物体相互滑过时，甚至在中等负荷和速度下都可能产生非常高的表面温度。 ③低熔点金属的热污染 低熔点金属受热液化时若与固体金属表面直接接触，常使该固体金属浸湿而脆化，在拉伸应力的作用下，从表面起裂，而裂纹尖端吸附低熔点液态金属原子，进一步降低固体金属的晶体结合键强度，导致裂纹脆性扩展。 常导致接触金属的脆性断裂，一般称作液态金属脆。 ①寻找、发现和显现痕迹 ②痕迹的提取、固定、显现、清洗、记录和保存 ③鉴定痕迹 进行针对性的检验，一般原则是由表及里，由简而繁，先宏观后微观，先定性后定量 遵循形貌→成分→组织结构→性能顺序 ④痕迹的模拟再现试验 ⑤综合性分析 ⑥做分析结论并写出有建设性意见的报告  裂纹和断口是表述断裂失效过程不同阶段的术语。 在力的作用下，零件表面或内部的连续性遭到破坏而未最终破断之前称为裂纹，最终破断的断裂面称为断口。 断裂经历裂纹的萌生、扩展直至最终破断等不同阶段。 断裂过程的每一阶段会在断口上留下相应的痕迹、形貌与特征。 断口和裂纹分析就是通过对这些痕迹、形貌与特征的观察、鉴别及分析，揭示出断裂过程的相关因素，从而判明断裂失效的性质与机理。 断口和裂纹分析是断裂失效分析的基础。 ① 裂纹深度与断裂强度的经验公式 断裂强度?c与裂纹深度a的平方根成反比： 或 K—非一般的比例常数，它表达了裂纹前端的力学因素，反映材料抵抗脆性断裂能力的一个断裂韧性指标。 ② 断裂韧性的基本概念 (1) 平面应力和平面应变的概念 分析首断件的原则 当各断裂件中，既有延性断裂，又有脆性断裂时，一般脆性断裂件发生在前，延性断裂件发生在后； 当各断裂件中，既存在脆性断裂件，又存在疲劳断裂件时，则疲劳断裂件应为首断件； 当存在两个或两个以上的疲劳断裂件时，低应力疲劳断裂件出现在前，而大应力疲劳断裂件出现在后； 当各断裂件均为延性断裂时，则应根据各零件的受力状态、结构特性、断裂的走向、材质与性能等进行综合分析与评定，找出首先断裂失效件。 案例： 案例： 3 主裂纹及裂纹源的判断 在机械事故分析中，当残骸拼凑之后，经常会碰到在同一失效件上出现多条裂纹，这就要求从中准确地找出首先开裂的部位——主裂纹。 3 主裂纹及裂纹源的判断 3 主裂纹及裂纹源的判断 断口分析一般包括宏观分析与微观分析两个方面 前者系指用肉眼或40倍以下的放大镜、实体显微镜对断口进行观察分析，可有效地确定断裂起源和扩展方向 后者系指用光学显微镜、透射电镜、扫描电镜等对断口进行观察、鉴别与分析，可以有效地确定断裂类型与机理 宏观分析和微观分析是不可分割的整体，二者不可互相取代，只能互相补充、相互促进。 断口分析技术一般应包括分析对象的确定与显示技术、观察与照相记录技术、识别与诊断技术，定性与定量分析技术以及仪器与设备的使用技术等。 1 断口观察的原则 目的性与客观性 全面性