失效分析-裂纹分析技术.ppt

裂纹分析技术裂纹分析技术裂纹是材料表面或内部完整性或连裂纹是材料表面或内部完整性或连续性被破坏的一种现象,是断裂的续性被破坏的一种现象,是断裂的前期;断裂则是裂纹发展的结果。前期;断裂则是裂纹发展的结果。 1 1 裂纹的无损检测裂纹的无损检测常用的无损检测方法有: 常用的无损检测方法有: X X射线、磁力、超声射线、磁力、超声波、荧光、着色、声发射、敲击测音法和波、荧光、着色、声发射、敲击测音法和工业工业 CT CT 等物理检测方法等物理检测方法磁力、荧光和着色等方法主要用来检查表磁力、荧光和着色等方法主要用来检查表面裂纹面裂纹 X X射线、超声波、声发射和工业射线、超声波、声发射和工业 CT CT 等可检等可检测表面和内部裂纹测表面和内部裂纹声发射靠捕捉裂纹扩展中发射的声信号来声发射靠捕捉裂纹扩展中发射的声信号来检测裂纹,只能检测正在扩展中的裂纹检测裂纹,只能检测正在扩展中的裂纹检测注意事项检测注意事项裂纹检测中,要注意检测的方向,超声波和裂纹检测中,要注意检测的方向,超声波和磁力线必须垂直裂纹平面检测,而磁力线必须垂直裂纹平面检测,而 X X射线须平射线须平行于裂纹所在的平面检测。行于裂纹所在的平面检测。 2 2 裂纹产生先后顺序的诊断技裂纹产生先后顺序的诊断技术和方法术和方法在断裂失效分析中,往往存在有多条裂纹,而在断裂失效分析中,往往存在有多条裂纹,而最先产生的裂纹往往是导致其它裂纹产生和整最先产生的裂纹往往是导致其它裂纹产生和整个事故个事故( (故障故障) )发生的根本原因。因此,在分析中, 发生的根本原因。因此,在分析中, 首要任务就是从这些裂纹中确定首先产生的裂首要任务就是从这些裂纹中确定首先产生的裂纹即主裂纹,然后对主裂纹进行分析。纹即主裂纹,然后对主裂纹进行分析。 确定主裂纹确定主裂纹( (首断件首断件) )的原则和方法的原则和方法断裂件中既有延性断裂又有脆性断裂时, 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,延性断裂件发生一般脆性断裂件发生在前,延性断裂件发生在后在后断裂件中既存在脆性断裂件又存在疲劳断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裂件时,则疲劳断裂件应为首断件存在两个或两个以上的疲劳断裂件时,低存在两个或两个以上的疲劳断裂件时,低应力疲劳断裂件在前,高应力疲劳断裂件在应力疲劳断裂件在前,高应力疲劳断裂件在后后各断裂件均为延性断裂时,应根据各零件各断裂件均为延性断裂时,应根据各零件的受力状态、结构特性、断裂的走向和材料的受力状态、结构特性、断裂的走向和材料与性能等进行综合分析与评定,才能找出与性能等进行综合分析与评定,才能找出首先断裂失效件首先断裂失效件 常用判断裂纹先后顺序的方法常用判断裂纹先后顺序的方法⑴⑴塑性变形量大小确定法塑性变形量大小确定法当零件断裂成多块,有的部位没有明显塑当零件断裂成多块,有的部位没有明显塑性变形,有的部位塑性变形明显,则无塑性变形,有的部位塑性变形明显,则无塑性变形的区域为首先断裂区域;当所有断性变形的区域为首先断裂区域;当所有断裂部位均为延性断裂时,变形量大的部位裂部位均为延性断裂时,变形量大的部位为主裂纹,其它部位为二次或三次裂纹。为主裂纹,其它部位为二次或三次裂纹。(2) T (2) T 型法型法一个零件上同时出现两条或多条裂纹,裂纹间构一个零件上同时出现两条或多条裂纹,裂纹间构成成T T型关系时,可根据裂纹的相对位置关系来确定型关系时,可根据裂纹的相对位置关系来确定主裂纹。图主裂纹。图 8 8中所示,横贯裂纹中所示,横贯裂纹 A A形成在前为主裂形成在前为主裂纹,而纹,而 B B裂纹形成在后为次裂纹。裂纹形成在后为次裂纹。(3) (3) 裂纹分叉法裂纹分叉法机械零件在断裂的过程中,出现一条裂纹后,往机械零件在断裂的过程中,出现一条裂纹后,往往会引伸出多条分支裂纹或分叉裂纹,如图往会引伸出多条分支裂纹或分叉裂纹,如图 9 9所示。所示。裂纹的扩展方向为从主裂纹向分叉或分支裂纹方裂纹的扩展方向为从主裂纹向分叉或分支裂纹方向,分叉或分支裂纹汇集的裂纹为主裂纹。向,分叉或分支裂纹汇集的裂纹为主裂纹。 A A为主裂纹; 为主裂纹; BCD BCD 为二次裂纹。为二次裂纹。