螺栓失效分析.ppt

杨和宇
2013年12月19日
自主培训
螺栓失效分析
2
目录
一失效分析简介
二螺栓失效分析基本方法
三分析实例
一、失效分析简介

一个零件或部件不能履行设计赋予它规定的功能,称该零件或部件失效。
;
,但不能令人满意地完成预期的功能;
,必须拆下来进行修理或更换。
应注意把失效与废品区别开来,前者是在使用过程中出现的,后者是在生产制造过程中产生的。另外,失效又分为正常失效和非正常失效,达到设计寿命的为正常失效,反之为非正常失效,后者才是通常失效分析工作的主要对象。
一、失效分析简介

造成失效的来源主要有以下方面:
——设计
——选材
——材料缺陷
——制造工艺(冷加工、热加工、表面处理等等)
——贮存、运输(碰撞、锈蚀…)
——装配(如螺栓拧紧力矩…)
——服役条件(环境温度、受力状态、腐蚀环境、相关件的影响等)
一、失效分析简介

机械产品设计者的主要任务,是为社会提提供质量好、寿命长、成本低的产品。一种新产品的诞生,开始并不是完美的,多少会存在各种大小不同的问题,这在设计、制造中可能难以发现,往往只有在使用中才能充分暴露。为此,设计、制造者必须针对产品使用中出现的失效进行仔细分析,找出问题的症结,重新改进设计、制造。再投入使用,发现问题,再改进,这个循环过程也许要反复进行多次。因此,失效分析是机械产品的质量由不完善走向完善的必经之路,是机械产品可靠性设计重要的一环。
二、螺栓失效分析基本方法
、方法.
1)收集背景资料:失效件的设计图纸、要求;失效件的制造历史;失效件的服役情况、环境、受力情况…。
2)失效件的现场状态:运行记录、询问现场人员、拍照。
3)化学成分分析:鉴别材料的选择是否正确。
4)无损探伤:磁粉、超声波、着色、涡流、X射线、γ射线、工业CT…。
5)断口分析:保存好失效件的断口,不要受到损伤,不要将两个断口去吻对,断口上的附着物不要忙于清除。断口的清洗要小心谨慎。
6)金相检验:包括低倍与高倍。
金相检验是做金属表面和心部组织,分析金属材料在热处理中出现的缺陷和组织,以及在使用过程中出现的缺陷分析。
二、螺栓失效分析基本方法
、方法.
7)断口电镜分析:扫描电镜,透射电镜,俄歇谱仪,能谱分析等。
8)受力分析:光弹,应变片,涂漆,X射线应力测定。
9)力学性能测试:硬度,断裂模拟试验:对一些吃不准的破坏形式,根据受力条件、环境进行模拟重现。
10)分析、结论。
二、螺栓失效分析基本方法

断裂是机器零件失效最严重的表现形式之一,对断裂的研究已发展成一门独立的边缘学科,涉及到断裂力学,断裂物理,断裂化学和断口学等多个分支。
断裂后产生的断口存储记录了大量失效特征及失效原因的信息,因此,断口分析是失效分析最基本,也是最重要的方法之一。通过断口的形态分析去研究一些断裂的基本问题:如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。
二、螺栓失效分析基本方法

疲劳断裂在全部结构零件的破坏中,疲劳断裂占绝大多数,疲劳断口大体上可分成三个区:
:一个光滑、细腻的细小区域,由于受交变应力的作用,裂纹两侧,因反复挤压而变得平坦、光滑。
:该区的最大特点是有疲劳弧线。
这是裂纹扩展中的停顿或应力大小变化时,裂纹
前沿线所留下的痕迹。微观形貌是存在疲劳辉纹
:疲劳裂纹扩展至一定深度后,零件的剩余截面积不足以抵抗外力的作用而产生瞬时破断。该区的特征是放射条带。
二、螺栓失效分析基本方法

断口示意图