失效分析要点分解.docx

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失效分析要点分解

1.2失效分析预测预防的基本概念

失效是指产品丧失其规定的功能的现象。

1.失效与机械失效

国家标准定义：

“失效（故障）—产品丧失规定的功能。

对可修复产品通常也称故障。

”

“机械失效是指机械零部件、装置或系统在制造或服役过程中丧失其规定功能而不能履行服役任务或不能继续可靠地服役的现象。

因此，机械失效亦称不可接受的故障。

”

核心问题“产品丧失规定功能”

3.机械损伤

机械损伤：

指冶炼、冷热工艺过程或载荷、温度、环境等的作用，使材料的微观结构发生变化，引起微缺陷成胚、孕育、扩展和汇合，导致材料宏观力学性能的劣化，最终形成宏观破断失效。

4.失效的模式、原因和机理

失效的模式：

指失效的外在宏观表现形式和过程规律，即失效的宏观现象；

失效的原因：

指酿成失效的主要影响因素；

失效的机理：

指失效的主要控制机制，即物理、化学变化本质和微观过程；

类比：

模式是指病症（外在表现），原因是指病因（起源），机理是指病理。

9.失效和事故

失效强调过程，而事故一般是突出后果，是指产品故障或失效导致意外的人员伤亡和物质损失事件的发生。

10．肇事失效件与相关件

肇事失效件：

泛指直接导致其它机件失效的机件，而特指直接导致机械失效甚至造成机械事故的机件。

（叶片失效）

相关件（相关失效件）：

泛指对其它机件的失效有直接影响的机件。

（机匣内壁磨叶片）

受害失效件（或受害件）：

泛指受其它失效件的危害而失效的机件，而该机件对其它机件的失效没有直接的影响。

（发动机机匣被叶片击穿）

失效分析预测预防的工作内容

（1）调查；

（2）判断失效模式；（3）查找失效原因；（4）探讨失效机理及其与失效模式的关系；（5）失效后果分析；（6）合理制定失效判据；（7）失效的数理统计分析；（8）模拟再现和失效预测；（9）明确产品失效责任；（10）提出防止再失效的对策和技术措施，注意可能有新的失效因子出现，写出分析报告。

3.按失效机理分类

1.7失效分析的分类

失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为：

（1）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。

（2）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（人为因素等）。

（3）新品研制阶段失效分析：

对失效的研制品进行失效分析。

（4）产品试用阶段失效分析：

对失效的试用品进行失效分析。

（5）定性产品使用阶段的失效分析：

对失效的定性产品进行失效分析。

（6）修理品使用阶段失效分析：

对失效修理品进行失效分析。

1.8.1失效分析技术及种类

（1）感官诊断分析技术：

视觉检查；听觉检查；嗅觉检查；触觉检查。

（2）理化检测分析技术：

失效形貌观察分析技术；化学成分分析技术；力学性能和断裂韧性测试技术；金相组织和夹杂物观测与分析技术；缺陷检测技术等。

（3）无损检测分析技术：

放射线探伤；电磁探伤；声学法探伤；渗透法探伤；热试验探伤；磁粉探伤；激光全息检测；计算机辅助断层成像（CT）；应力测试等。

（4）痕迹检查分析技术：

感官检查；宏观形貌拍摄；金相检验；微观形貌分析；微区成分分析；污染物成分分析；腐蚀产物鉴别；表面性能测试；表面残余应力测定；表面晶体结构和原子状态分析等。

（5）医学诊断分析技术：

有关人员的生理和心理因素分析；致死和致伤原因分析。

1.9机械失效的预防技术

（1）抗断裂失效设计技术

（2）精细制造工艺与质量控制技术

（3）表面防护与强化技术

（4）正确使用与故障监控检测技术

（5）故障排除与修理技术

1.10失效分析人员应具备的基本素质

（1）彻底的求实精神，在任何情况下都要坚持实事求是，以事实为依据，勇于坚持真理，摆脱干扰，修正错误。

（2）敏锐的观察力和熟练的分析技术，善于利用一切手段（包括先进的仪器、设备）捕捉失效的信息和证据。

（3）正确的失效分析思路和良好的失效模式、失效原因判断能力，要有“医生的思路，侦探的技巧”。

（4）善于学习，向书本学习，向实践学习，向同行学习，向一切可能共事的人们学习。

（5）要有扎实的专业基础知识和较广的知识面，工作能力要强，办事效率要高。

（6）要有良好的协作精神和一定的组织工作能力，因为多数失效分析工作要靠不同学科背景和不同经验的科技人员共同合作方可完成。

2.1失效分析思路的具体含义：

失效分析思路——指导失效分析全过程的思维路线（失效分析的灵魂）

指在思想中以机械失效的规律（即宏观表象特征和微观过程机理）为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息（失效对象、失效现象、失效环境等）分别加以考虑，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用逻辑推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。

失效分析思路把失效分析的指导思想、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。

三种重要失效件（当前失效件、过去失效件和潜在失效件）需要联系在一起综合分析：

当前失效件——指在失效现场调查获得的失效件；

过去失效件——指历史上曾发生过的与当前失效件同一型号的失效件；

潜在失效件——在役或返修中的与当前失效件相同型号、履历相似机件。

○失效的环境——包括介质环境（整体环境、局部环境和具体环境）、应力环境（振动、噪声等）、温度环境、电磁波或放射线辐照环境等。

失效分析的思路类型：

原因（根）——中间过程（藤）——结果或后果（瓜）

（1）顺藤摸瓜——以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果。

这种做法，虽然不能查出失效起始状态的原因（有时也称之为直接原因），但可揭示过程中间状态直至过程终点之间的一系列因果联系

（2）顺藤找根——以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因

（3）顺瓜摸藤——从过程的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因

（4）顺根摸藤——从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断结果

（5）顺瓜摸藤+顺藤找根

（6）顺根摸藤+顺藤摸瓜

（7）顺藤摸瓜+顺藤找根

（1）～（6）都是单向的因果联系推断，（7）则是双向的因果联系推断。

2.2机械失效原因分析方法

应遵循五条基本原则和五种基本方法：

1.五条基本原则

（1）整体观念原则

（2）立体性原则（3）从现象到本质的原则（4）动态性原则（5）两分法原则

2.五种基本方法

（1）相关性方法

（2）抓关键问题的方法（3）对比的方法（4）历史的方法（经验的积累）（5）逻辑方法

2.3.1机械失效原因分析程序设计

需要依据失效分析思路设计科学的失效分析程序，即思路指导程序，程序体现思路。

目的：

以最小代价（时间、人力、设备、财力等）来获取较科学、准确的分析结论。

基本组成环节：

1）失效现场信息调查（含背景材料收集）；

2）失效肇事件初步研究；

3）失效模式初步判断；

4）确定具体分析思路和工作程序；

5）实施工作程序，查找失效原因；

6）综合分析失效原因；

7）撰写总结报告（包括提出避免新失效的建议）；

8）回访与促进建议的贯彻。

2.3.2机械失效原因分析程序流程图

（1）劳动灾害事故的分析程序图

（2）工业设备的失效分析程序图

2.4机械失效因果关系直接分析法

2.4.1机械失效原因5M1E逐个因素排除分析法——“撒大网”

失效原因：

操作人员、机械设备系统、材料、制造工艺、环境和管理。

——5M1E【Man（人）、Machine（机器设备）、Material（材料）、Method（工艺制作方法）、Management（管理）、Environment（环境条件）】的失效分析思路。

称为“系统法“或“撒大网”逐个因素排除的分析思路。

“撒网”逐个因素排除的思路，面面俱到，它怀疑一切，不放过任何一个可疑点，看来十分全面、稳妥、可靠，但在失效分析中难以应用，须知排除100种可能因素，不如肯定一种实际因素；往往在人力、物力、财力和时间方面也不允许这么做；如果编的网本身有漏洞，也会带来麻烦。

当找不到任何确切线索时，这是没有办法的办法。

直接原因

可能的根本原因

管理失误

（1）辅助工作太差

对危险不认识

监督训练和安全教育不够

设施不当

规划、计划不当

（2）使用的工具、装置和设施不适当

缺乏知识和技能

干部的训练不够

缺乏适合的作业程序

确定的操作程序不合适

缺乏自觉性

监督安全教育不够

适合的作业程序实施不当

干部的训练和安全措施不够

（3）装置和设施不安全或有毛病

对不安全不认识

监督安全教育不够

干部对训练和安全重视不够

设计或选择太差

规划、计划、设计不当

监督安全教育不够

装置、材料和工具不合适

维护太差

维护和修理体系不当

（4）缺乏适当的作业程序

省略作业程序

操作程序不妥

设计者的错误

规划、计划、设计不当

监督者的错误

监督不熟练

（5）临时凑合的不安全作业程序

训练不当

确定的作业程序不当

合适的作业程序实施不当

监督的安全教育不够

干部的训练和安全教育不够

监督不当

监督的安全教育不够

干部的选择和安排不当

（6）没有按规定的作业程序实施

对需要没强调

合适的作业程序实施不当

监督的安全教育不够

作业程序不清楚

操作程序不当

（7）对工作不了解

指令复杂

操作程序、规划、计划和设计不当

理解不够

干部的选择和安排不当

（8）没有意识到有危险

指令不当

监督的安全教育不够

干部的训练的安全意识不够

警告不当

规划、计划、设计不当

保安条例、测量方法和设备不当

操作程序不当

（9）缺乏适当的工具、装置和设施

对需要没认识

规划、计划、设计不当

监督的安全教育不够

供应不当

设备、材料和工具不够或不当

故意

风气和纪律不好

（10）安全设备缺乏

对需要没认识

规划、计划、设计不当

保安条例、测量方法和设备不当

监督的安全教育不够

干部的安全意识不强

可用性不合适

设备、材料和工具不合适

作业程序不当

故意

风气、纪律差，懒惰

（11）防护设备缺乏

对需要没认识

规划、计划、设计不当

保安条例、测量方法和设备不当

监督的安全教育不够

干部的安全意识不强

可用性不合适

设备、材料和工具不合适

作业程序不当

故意

风气和纪律差

（12）载荷、强度、速度等超过规定极限

警告不当

保安条例不当

适当的作业程序实施不当

指令不当

干部训练不够

缺乏理解

干部的选择和安排不当

（13）疏忽：

对明显的安全惯例的忽视

缺乏自觉性

保安条例和监督实施不当

合适的作业程序实施不当

干部的训练不够

干部的安全教育不够

缺乏理解

干部的选择和安排不当

（14）疲劳降低了人的警惕性，使人处于催眠状态

超过了身体和精神上的承受极限

规划、计划、设计不当

干部的选择和安排不当

操作程序不当

（15）行为不轨：

故意用劳保用品造成故障

士气低落、态度不好

监督训练不够

干部的选择和安排不当

工作分派错误

规划、计划、设计不当

干部的选择和安排不当

干部的训练不够

2.4.2根据机械失效模式因果关系分析法

不同的物理或化学过程对应着不同的失效模式。

根据零件残骸（含断口）的特征和残留的有关失效过程的信息，首先判断失效模式，根据失效模式，应用现有知识和因果联系即可分析失效的根本原因

2.4.3根据机械服役条件因果关系分析法

服役条件相关因素——操作、装配、运输、维修、环境介质

（1）操作不当：

设备在高