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  • 高強(qiáng)度螺栓斷裂失效分析

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  • 對(duì)應(yīng)法規(guī)：高強(qiáng)度螺栓斷裂失效分析
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  • 失效分析概述 在具體講述螺紋緊固件失效分析案例以前，先對(duì)失效分析的定義、意義、目的；失效的來(lái)源；失效分析的思路與方法；斷口分析和名詞術(shù)語(yǔ)等做一簡(jiǎn)單敘述。 1. 失效定義 一個(gè)零件或部件不能履行設(shè)計(jì)賦予它規(guī)定的功能，稱該零件或部件失效。它包括以下三個(gè)內(nèi)容：a.完全不能工作；b.可以工作，但不能令人滿意地完成預(yù)期的功能；c.受到嚴(yán)重?fù)p傷不能可靠而安全的連續(xù)使用，必須拆下來(lái)進(jìn)行修理或更換。 應(yīng)注意把失效與廢品區(qū)別開(kāi)來(lái)，前者是在使用過(guò)程中出現(xiàn)的，后者是在生產(chǎn)制造過(guò)程中產(chǎn)生的。 另外，失效又分為正常失效和非正常失效，達(dá)到設(shè)計(jì)壽命的為正常失效，反之為非正常失效，后者才是通常失效分析工作的主要對(duì)象。 2. 失效分析的意義、目的 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)者的主要任務(wù)，是為社會(huì)提供質(zhì)量好、壽命長(zhǎng)、成本低的產(chǎn)品。一種新產(chǎn)品的誕生，開(kāi)始并不是完美的，多少會(huì)存在各種大小不同的問(wèn)題，這在設(shè)計(jì)、制造中可能難以發(fā)現(xiàn)，往往只有在使用中才能充分暴露。為此，設(shè)計(jì)、制造者必須針對(duì)產(chǎn)品使用中出現(xiàn)的失效進(jìn)行仔細(xì)分析，找出問(wèn)題的癥結(jié)，重新改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造。再投入使用，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再改進(jìn)，這個(gè)循環(huán)過(guò)程也許要反復(fù)進(jìn)行多次。因此，失效分析是機(jī)械差品的質(zhì)量由不完善走向完善的必經(jīng)之路，是機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)重要的一環(huán)。最近一些年來(lái)，委托我們進(jìn)行失效分析的任務(wù)越來(lái)越多，這是好事，這并不反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越差，而恰恰反應(yīng)了生產(chǎn)者、客戶對(duì)產(chǎn)品高質(zhì)量的追求。 3. 失效的來(lái)源 造成失效的來(lái)源主要有以下方面： ——設(shè)計(jì) ——選材 ——材料缺陷 ——制造工藝（冷加工、熱加工、表面處理等等） ——貯存、運(yùn)輸（碰撞、銹蝕…） ——裝配（如螺栓擰緊力矩…） ——服役條件（環(huán)境溫度、受力狀態(tài)、腐蝕環(huán)境、相關(guān)件的影響等） 因此，失效來(lái)源不能單歸咎于生產(chǎn)制造者，還包括流通環(huán)節(jié)和使用者的一些問(wèn)題。 4. 失效分析的思路、方法 失效分析也有繁、簡(jiǎn)之分。一些零部件的失效在現(xiàn)場(chǎng)很快能確定失效原因， 這是簡(jiǎn)單的。但是對(duì)一些大型零部件（如飛機(jī)、電站轉(zhuǎn)子…），一些復(fù)雜且影響因素很多的零部件的失效分析，則必須組織多專業(yè)的科技人員，動(dòng)用一些專用的檢測(cè)儀器設(shè)備。 進(jìn)行失效分析時(shí)，要做的工作包括（根據(jù)分析工作的難易來(lái)取舍）： （1） 收集背景資料：失效件的設(shè)計(jì)圖紙、要求；失效件的制造歷史；失效件的服役情況、環(huán)境、受力情況…。 （2） 失效件的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)：運(yùn)行記錄、詢問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)人員、拍照。 （3） 化學(xué)成分分析：鑒別材料的選擇是否正確。 （4） 無(wú)損探傷：磁粉、超聲波、著色、渦流、X射線、γ射線、工業(yè)CT…。 （5） 斷口分析：保存好失效件的斷口，不要受到損傷，不要將兩個(gè)斷口去吻對(duì)，斷口上的附著物不要忙于清除。斷口的清洗要小心謹(jǐn)慎。 （6） 金相檢驗(yàn)：包括低倍與高倍。 （7） 斷口電鏡分析：掃描電鏡，透射電鏡，俄歇譜儀，能譜分析等。 （8） 相結(jié)構(gòu)分析：X射線衍射。 （9） 受力分析：光彈，應(yīng)變片，涂漆，X射線應(yīng)力測(cè)定。 （10） 力學(xué)性能測(cè)試：硬度，σb,σs,δ,ψ,Ak，Klc，da/dN…。 （11） 斷裂模擬試驗(yàn)：對(duì)一些吃不準(zhǔn)的破壞形式，根據(jù)受力條件、環(huán)境進(jìn)行模擬重現(xiàn)。 （12） 分析、結(jié)論。 5. 斷口分析 斷裂是機(jī)器零件失效最嚴(yán)重的表現(xiàn)形式之一。對(duì)斷裂的研究已發(fā)展成一門獨(dú)立的邊緣學(xué)科，涉及到斷裂力學(xué)，斷裂物理，斷裂化學(xué)和斷口學(xué)等多個(gè)分支。其中斷口存儲(chǔ)記錄了大量失效特征及失效原因的信息，因此，斷口分析是失效分析最基本，也是最重要的方法之一。盡管如此，在斷口上記錄的信息畢竟有限，加之對(duì)斷口的基本研究仍在深入，以及在復(fù)雜工況條件下斷口形貌的變異，增加了斷口分析的難度和結(jié)論的可靠性。因此絕不能把斷口分析和失效分析等同起來(lái)，把斷口分析所得出的結(jié)論充當(dāng)零件失效原因的結(jié)論。 （1） 斷口保存 斷口不要磕碰，不要把兩個(gè)匹配斷口用力去吻對(duì)，以免斷口形貌失真。斷口上的一些殘留物、污跡往往是失效的證據(jù)，不要輕易去除。比如斷口上的油污、銹跡等往往是裂紋產(chǎn)生在熱處理前或后的判據(jù)。待分析的斷口要用干凈的紙、布包好，防潮，以免銹蝕。 （2） 存在多個(gè)斷口時(shí)，對(duì)每個(gè)斷口的位置要標(biāo)明，編號(hào)，照相留存。 （3） 斷口清洗 當(dāng)對(duì)斷口要進(jìn)行清洗時(shí)，可用酒精、丙酮等清洗；不干膠帶反復(fù)粘貼；電鏡 薄膜粘貼；超聲波清洗。 當(dāng)斷口污染、銹跡嚴(yán)重時(shí)，可用化學(xué)方法清洗；呈弱酸性的溶液，堿液清洗（如醋酸，磷酸，稀氫氧化鈉溶液，10%～20%的草酸等）。 清洗完后，用酒精淋洗，吹干后便于觀察或置于干燥箱中保存。 （4） 二次斷口的打開(kāi) 有時(shí)斷口受到嚴(yán)重?fù)p壞，斷裂細(xì)節(jié)觀察不到，此時(shí)可將次生裂紋處打開(kāi)進(jìn)行觀察，往往可以更加真實(shí)地反映斷裂的細(xì)節(jié)。此時(shí)，應(yīng)將斷裂處反響折斷，以防斷口受到擠擦損傷，有時(shí)可將試樣深冷處理（如液氮），使材料脆化，便于折斷。 （5） 配對(duì)斷口的提供。 有時(shí)單個(gè)斷口不能反映斷裂的力學(xué)特征，對(duì)配對(duì)斷口進(jìn)行觀察比比對(duì)便可得出結(jié)論，如張開(kāi)型斷裂，扭轉(zhuǎn)剪切型斷裂，從韌窩的相對(duì)變形方向便可判斷受力性質(zhì)公司：上海寶冶工程技術(shù)有限公司 地址：上海市寶山區(qū)四元路168號(hào)（200941） 電話：021-66931868 客服：400-118-7988 聯(lián)系人：敬思婕 郵箱：jsj789@etc-sbc.com 手機(jī)：18717785157 失效分析：http://www.etc-sbc.com/jx/ http://www.byjiance.com/shixiao/
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