常见断口的失效分析-2

常见材料失效形式与分析

1.概述

材料失效分析技术包括：感官检查、断口分析、化学成分分析、力学性能测试、组织分析、无损检测、残余应力测试、结构受力分析、使用维护分析、环境分析等。其中断口分析是重要的一环。

材料失效形式有断裂、变形、腐蚀、磨损等。在机械装备的各类失效中以断裂失效最主要、危害最大。断口是断裂失效中两断裂分离面的简称。断口真实地记录了裂纹由萌生、扩展直至失稳断裂全过程的各种与断裂有关的信息。对断口进行定性和定量分析，可为断裂失效模式及断裂类型的确定提供有力依据，为断裂失效原因的诊断提供线索，并且可以作为冲击试验转变温度的确定依据。断口金相学不仅能在设备失效后进行诊断分析，还可为新产品、新装备投入使用进行预研预测。

本实验的主要内容为：观察不同载荷下失效的金属断口的宏观形貌和微观形貌，掌握其宏观形貌特征和微观形貌特征。

2.实验目的

（1）了解拉伸、冲击、疲劳断口各特征区的构成及形貌特征；

（2）掌握判定断口承载类型及断裂性质的方法。

3.实验装置及材料

（1）扫描电子显微镜（JSM-6390A型）一台；

（2）超声清洗仪（SCQ-200）一台；

（3）拉伸、冲击、疲劳断口试样若干；

（4）放大镜一只；

（5）吹风机一只；

（6）丙酮、无水酒精、导电胶带若干。

4.实验原理

4.1断口形貌特征：

（1）宏观形貌特征

包括断口附近的残留塑性变形特征，如：缩颈量的多少、表面的凹凸程度，有无剪切唇等；断口的光泽和颜色：各区域的颜色及亮、暗程度，氧化腐蚀产物的颜色；断口的形貌特征花样：如纤维状、结晶状、发光小平面、放射线、弧形线等；特征区的位置、分布、面积；材料内部缺陷的痕迹等。

（2）微观形貌特征

断口上常见的微观特征有：韧窝，特征包括微孔深度、大小，微孔形态（等轴、剪切、撕裂）等；滑移，具有滑移线、蛇形花样、涟波花样和延伸区（平直区）等特征；解理，包括台阶、河流、舌状、扇形、鱼骨状花样及瓦纳线等特征。准解理，介于解理断裂与塑性断裂间的一种过渡断裂形式，具有解理小平面、撕裂棱、浅韧窝、涟波花样及延伸区等特征；沿晶断裂，具有岩石状、冰糖状等特征；疲劳，具有条带、二次裂纹、轮胎花样等特征；腐蚀，具有氧化物、腐蚀产物、泥纹等特征。

4.2断口的分类

（1）按断口表面宏观变形分：有：脆性断口、韧性断口、韧-脆混合断口。

（2）按断口表面宏观取向分：有正断断口、切断断口、正-切混合断口。

（3）按断口表面微观断裂路径分：有沿晶断口、穿晶断口。

（4）按断口表面微观形貌分：有解理断口、准解理断口、韧窝断口、疲劳断口、沿晶断口

等。

一般情况下的断口为混合形貌断口。例如，同时存在解理、疲劳和韧窝，或疲劳和韧窝共存，韧窝和准解理共存等。有时宏观断口不同区域显示不同类型的微观形貌。

4.3断裂类型的分类

有解理断裂、准解理解理断裂、韧性断裂、疲劳断裂、沿晶断裂等。疲劳断裂又分为：机械疲劳（应力疲劳、应变疲劳、接触疲劳）、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、微动疲劳等。沿晶断裂按原因又分为氢脆、应力腐蚀、蠕变、液态金属致脆等类型。

4.4韧性断口的特征

从宏观外貌来看，韧性断口一般分为杯锥状、凿峰状、纯剪切断口等。其中塑性金属光滑圆棒试样拉伸杯锥状断口是一种最为常见的韧性断口。其基本特征通常表现为三个特征区,即纤维区、放射区和剪切唇区。这三个特征区是断口的三要素。纤维区晶粒呈纤维状（或鹅毛绒状），颜色发暗，是裂纹缓慢、稳定扩展区，放射区是裂纹快速、不稳定扩展区域，其特征是放射花样。其放射方向与裂纹扩展方向平行，垂直于裂纹前沿，并逆指向裂纹源。放射花样的形态分放射纤维、放射剪切两种。剪切唇是最后断裂的区域，其表面较光滑。

在不同载荷下，断口表面的形态会有所不同。静拉伸应力造成的韧性断口往往呈杯锥状（圆棒试样）或呈45°切断断口，颈缩明显；静压缩应力造成的韧性断口往往呈45°切断断口；静扭转应力造成的断口与扭转轴呈90°表面通常为漩涡状，裂纹多从表面缺陷处萌生；静弯曲应力造成的断口存在由中性轴分隔开的受拉区和受压区，断裂由受拉的一侧向受压的一侧进行，伴有显著的塑性变形并形成剪切唇；冲击应力造成的缺口塑性变形集中在局部区域，断口上的纤维成行排列，每排纤维的法线方向与裂纹扩展方向一致。断口上通常有剪切唇，但往往不完整。

缺口冲击试样的断口一般存在纤维区、放射区和剪切唇区。三个区域的相对比例和分布取决于材料的塑性。塑性好的，整个断口只存在纤维区和剪切唇区、塑性差的，甚至整个断口都为放射区。通常裂纹源位于缺口根部的中段亚表面处，裂纹从源区稳定扩展形成纤维区，然后失稳扩展成放射区，最后形成剪切唇区。试样的无缺口侧有时还会出现二次纤维区。

从微观外貌来看，韧性断口具有韧窝、滑移的特征。

4.5脆性断口的特征

脆性断口的宏观特征为：断口上没有明显的宏观塑性变形，断口相对齐平并垂直于拉伸载荷方向，表面常呈晶体学平面(解理面)或晶粒外形。解理面色泽较光亮，而晶粒外形或无定型的粗糙表面色泽相对灰暗。解理面有时呈放射状花样、人字纹花样。放射状花样的收敛处及人字纹的尖头方向都指向断裂源，相反的方向为裂纹扩展方向。

脆性断口从微观晶体破坏的方式可分为穿晶（解理）断裂和沿晶断裂。穿晶断裂的特征包括：解理台阶、河流、舌状、鱼骨状、扇形花样及瓦纳线等特征。沿晶断裂具有岩石状、冰糖状等特征。晶界面多为光滑无特征形貌，有的晶界面上也有大量小韧窝或有滑移特征。4.6疲劳断口的特征

（1）宏观特征

典型的疲劳断口由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区和疲劳裂纹快速扩展区（瞬时断裂区）三部分组成。

疲劳源区及裂纹稳定扩展区的断面没有明显的宏观塑性变形，具有疲劳弧线、放射棱线、疲劳台阶等特征。疲劳弧线（贝壳花样、海滩花样）是疲劳断裂最基本的宏观特征，但不是充分、必要判据。它是与裂纹扩展方向垂直的弧线。放射棱线方向与裂纹扩展方向平行，逆向指向疲劳源。疲劳区断口平齐，表面较光亮，但多个疲劳源不在一个平面时，断口表面较粗糙。

疲劳源一般在样品的表面或次表面，如果材料内部有严重的不连续性缺陷，疲劳源也可

能在样品内部。疲劳源有单个的，也有多个的，交变载荷越大、应力集中位置越多或应力集中系数越大，则疲劳源的数目越多。疲劳源区是最早生成的断口，在裂纹扩展过程中，裂纹反复张开闭合，引起表面摩擦，因此疲劳源一般较平整光滑。

对于韧性材料，疲劳瞬断区断口一般为剪切斜断口，断口表面为灰暗粗糙的纤维状；对于脆性材料，疲劳瞬断区断口一般为平断口，断口表面为结晶状或放射状。

一般来说，疲劳断口属于脆性断口。

（2）疲劳断裂的微观特征如下：

①疲劳源源区（包括裂纹稳定扩展区第一阶段）：由摩擦痕迹、滑移线、解理台阶、河流、舌状花样、早期疲劳带、沿晶断裂等混合形貌组成。

②裂纹稳定扩展区第二阶段：疲劳条带是疲劳裂纹扩展第二阶段的最重要的显微特征，也是疲劳断裂断口的基本形貌特征；它是判断断口为疲劳断裂的充分判据，但不是必要判据。疲劳条带基本上相互平行，与局部裂纹扩展方向垂直。塑性疲劳条带更光滑、规则，脆性疲劳条带参差不齐、不规则。

一般韧性材料容易形成疲劳条带，而脆性材料则比较困难。轮胎花样、平行的多条二次裂纹带等也是疲劳裂纹稳定扩展第二阶段常见的微观形貌特征。二次裂纹多平行于疲劳条带。轮胎花样也是疲劳断裂的充分判据，但不是必要判据。

③疲劳瞬断区（裂纹快速扩展区）：此区一般为混合断口，在其与稳定扩展区过渡处通常有少量疲劳条带，但较多是韧窝，也可能出现解理、准解理和沿晶等形貌。

5. 实验方法及步骤

（1）样品制备

将各个断口置于盛有丙酮溶液的烧杯内，在超声清洗仪内清洗，以去除其附着的氧化物或污染物。

（2）断口形貌观察

①断口宏观分析

在放大镜下和扫描电镜小于40倍的条件下对D1、D2、D

、D4断口进行观察，观察内

容见表1、表2。填写表1、表2。综合表1、表2数据，确定断口承载类型和断裂类型。

表1 所观察金属断口的宏观形貌特征

6. 实验数据处理及结果分析

（1）填写表1、表2；

（2）复制所观察的各断口宏观形貌图；在D1和D3断口样品宏观图像上标出纤维区、放射区、剪切唇的位置；在D2断口样品宏观图像上标出结晶区、解理区的位置；在D4断口样品宏观图像上标出裂纹源区、裂纹稳定扩展区和裂纹快速扩展区的位置。

（3）复制采集的各断口及其各区域的微观形貌图；指出其微观特征。

7. 思考题

D1和D4断口样品材料皆为S135，也都有放射区，但前者放射区的微观形貌主要表现为韧性断裂特征，后者放射区的微观形貌主要表现为脆性断裂特征，其原因为何？

常见塑料制品开裂的原因浅析及检测方法简述

常见塑料制品开裂的原因浅析及检测方法简述精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

常见塑料制品开裂的原因浅析及检测方法简述引言工程塑料因为其优异的特性——高强度、耐热、耐冲击、抗老化等而被广泛应用于工业零件及各种外壳制造上。但在制造或使用过程中，塑料制品很有可能被钉螺丝或涂胶水，这样的处理常常会诱发塑料制品的应力开裂，致使次品率很高。而开裂是塑料制品经常出现的致命缺陷，包括制作表面丝状裂纹、微裂、顶白、开裂及因制件粘模、流道粘模而造成的创伤。引起开裂的原因涉及模具、成型工艺、塑料材料、环境应力等方面。开裂原因浅析及改进建议不同的开裂原因会导致不同的开裂类型，如果按照开裂的时间分类，塑料制品开裂现象通常有两种情况：（一）脱模开裂，塑料制品从模具脱出或在机器加工过程中出现开裂，这种开裂原因和后果比较容易预估；（二）应用开裂，塑料制品在放置一段时间后或使用过程中出现开裂，这种开裂往往难以预测，且产生的后果可能是毁灭性的。以下主要从塑料材料的选择和环境应力的角度出发，结合以上两种开裂类型简单阐述开裂原因及改进建议。

1. 材料类型所致开裂的原因分析及改进建议下面通过两个案例，从选材背景及加工后出现的问题来分析材料选择对产品开裂可能造成的影响。圆孔性连接器（代表成型中空制品）一直以来，客户在生产成型小型圆孔时，选择的都是聚苯硫醚PPS GF30/GF40这种材料，器件没有出现任何开裂现象。在开发大圆孔径系列连接器时，客户再次选用全球多家知名厂家的PPS GF30/GF40材料。加工的结果是制品开裂非常严重，有些属于脱模开裂，有些属于应用开裂，而且不同厂家同类型含量的PPS均存在制品开裂问题。客户和材料厂商起初怀疑是塑料冲击强度不够，但同时发现冲击强度比PPS GF30/GF40低的PA6和PC材料却反而不开裂。在选用一些知名厂家提供的高抗冲击性PPS GF40材料后，开裂问题依然存在（图1）。根据客户提供的信息，我们分析，很可能是由于成型塑料圆孔的模具型芯采用的是硬质合金材料。金属材料导热和散热能力较强，而一般塑料材料散热能力较弱，金属材料和塑料挤出时不可避免会产生收缩相差较大的情况，塑料产品不同部位温度也有较大差别，对于延展性不好（断裂伸长率偏小）的塑料，无疑会发生断裂的现象。

O形密封圈的密封原理

O形密封圈的密封原理内容提示：O形密封圈的密封原理 O形密封圈简称O形圈，是一种截面为圆形的橡胶圈。O形密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。O形圈有良好的密封性，既可用于静密封，也可用于往复运动密封中;不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的适用范围很宽，如果材料选择得当，可以满足各种运动条件的要求，工作压力可从1.333×105Pa的真空到400MPa高压;温度范围可从-60℃到200℃。与其它密封型式相比，O形密封圈具有以下特点： 1)结构尺寸小，装拆方便。 2)静、动密封均可使用，用作静密封时几乎没有泄漏。 3)使用单件O形密封圈，有双向密封作用。 4)动摩擦阻力较小。 5)价格低廉。 O形密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。在用于静密封和动密封时，密封接触面接触压力产生原因和计算方法不尽相同，需分别说明。 1、用于静密封时的密封原理在静密封中以O形圈应用最为广泛。如果设计、使用正确，O形密封圈在静密封中可以实现无泄漏的绝对密封。 O形密封圈装入密封槽后，其截面承受接触压缩应力而产生弹性变形。对接触面产生一定的初始接触压力Po。即使没有介质压力或者压力很小，O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实现密封;当容腔内充入有压力的介质后，在介质压力的作用下，O形密封圈发生位移，移向低压侧，同时其弹性变形进一步加大，填充和封闭间隙δ。此时，坐用于密封副偶合面的接触压力上升为Pm： Pm=Po+Pp

式中Pp——经O形圈传给接触面的接触压力(0.1MPa) Pp=K·P K——压力传递系数，对于橡胶制O形密封圈K=1; P——被密封液体的压力(0.1MPa)。从而大大增加了密封效果。由于一般K≥1，所以Pm>P。由此可见，只要O形密封圈存在初始压力，就能实现无泄漏的绝对密封。这种靠介质本身压力来改变O形密封圈接触状态，使之实现密封的性质，称为自封作用。理论上，压缩变形即使为零，在油压力下也能密封，但实际上O形密封圈安装时可能会有偏心。所以，O形圈装入密封沟槽后，其断面一般受到7%—30%的压缩变形。静密封取较大的压缩率值，动密封取较小的压缩率值。这是因为合成橡胶在低温下要压缩，所以静密封O形圈的预压缩量应考虑补偿它的低温收缩量。 2、用于往复运动密封时的密封原理在液压转动、气动元件与系统中，往复动密封是一种最常见的密封要求。动力缸活塞与缸体、活塞干预缸盖以及各类滑阀上都用到往复运动密封。缝隙由圆柱杆与圆柱孔形成，杆在圆柱孔内轴向运动。密封作用限制流体的轴向泄漏。用作往复运动密封时，O形圈的预密封效果和自密封作用与静密封一样，并且由于O形圈自身的弹力，而具有磨损后自动补偿的能力。但由于液体介质密封时，由于杆运动速度、液体的压力、粘度的作用，情况比静密封复杂。当液体在压力作用下，液体分子与金属表面互相作用，油液中所含的“极性分子”在金属表面上紧密而整齐的排列，沿滑移面与密封件间形成一个强固的边界层油膜，并且对滑移面产生极大的附着力。该液体薄膜始终存在于密封件与往复运动面之间，它亦起一定的密封作用，并且对运动密封面的润滑是非常重要的。但是对泄漏来讲是有害的。但往复运动的轴向外拖出时，轴上的液体薄膜便与轴一起拉出，由于密封件的“擦拭”作用，当往复运动的轴缩回时，该液体薄膜便被密封元件阻留在外面。随着往复运动行程次数增多，阻留在外面的液体就越多，最后形成油滴，这就是往复运动式密封装置的泄漏。由于液压油的粘度随着温度的升高而降低，油膜厚度相应减小，所以液压设备在低温下启动时，运动开始时的泄漏较大，随着运动过程中因各种损失引起温度升高，泄漏量有逐渐降低的趋

AES实验报告-材料分析与表征

《材料分析与表征》俄歇电子能谱(AES)实验报告学院：材料学院班级：xxx 姓名：xx 学号：xxxxxxxx 一．实验目的 1. 了解俄歇电子能谱的背景知识和基本原理； 2. 了解俄歇电子能谱的基本实验技术及其主要特点； 3. 了解俄歇谱仪的基本结构和操作方法； 4. 了解俄歇电子能谱在材料表面分析中的应用。二．实验原理 1. AES简介俄歇电子能谱，英文全称为Auger Electron Spectroscopy，简称为AES，是材料表面化学成分分析、表面元素定性和半定量分析、元素深度分布分析及微区分析的一种有效的手段。俄歇电子能谱仪具有很高表面灵敏度，通过正确测定和解释AES 的特征能量、强度、峰位移、谱线形状和宽度等信息，能直接或间接地获得固体表面的组成、浓度、化学状态等信息。当原子的内层电子被激发形成空穴后，原子处于较高能量的激发态。这一状态是不稳定的，它将自发跃迁到能量较低的状态——退激发过程，存在两种退激发过程：一种是以特征X射线形式向外辐射能量——辐射退激发；另一种通过原子内部的转换过程把能量交给较外层的另一电子，使它克服结合能而向外发射——非辐射退激发过程(Auger过程)。向外辐射的电子称为俄歇电子。其能量仅由相关能级决定，与原子激发状态的形成原因无关，因而它具有“指纹”特征，可用来鉴定元素种类。 2. 俄歇效应处于基态的原子若用光子或电子冲击激发使内层电子电离后，就在原子的芯能级上产生一个空穴。这一芯空穴导致外壳层收缩。这种情形从能量上看是不稳定的，并发生弛豫，K空穴被高能态L1的一个电子填充，剩余的能量(E K-E L1)用于释放一个电子，即俄歇电子。如图1所示。

PC开裂原因分析

PC开裂原因分析与验证一、不良描述：不良产品：1200LED龙A日光灯管（T8 S3014冷白）不良时间：2013.08.12 上午8：00 不良地点：六楼老化车间不良现象：老化72H透光罩输入端15CM内（特点：端盖为6孔透气；此端安装有电源）有不同程度内部开裂现象（非边缘开裂，非龟裂，非松纹裂，非单向开裂，开裂处内外表面手摸无触感）不良率：全检总数：500PCS，不良数：33PCS，不良率： 6.6%

二、不良原因分析： PC灯罩开裂的主要原因是PC分子链结构受到破坏，分子链断开，导致产品开裂或者说表面有裂纹。影响分子链结构的因素有以下三种： 1、反复使用。（反复使用是最常见的问题。很多老板为了节约成本，使用回收料、水口料、废料，以次充好、坑蒙客户、扰乱市场）反复使用时，产品在不断的高温作用下，产品的分子就会发生裂变。分子链就会发生断裂、裂解。由高分子物质变成低分子物质，材料变脆。该实验数据由深圳某塑胶科技有限公司提供，主要说明杂料对产品内应力开裂时间的影响。 2、应力过大，分为两种：应力过大是设计和使用问题。首先，产品本身形状以及模具本身设计的尺寸及脱模所产生的应力。（1.材料的结构决定材料的性能，材料的性能反映材料的结构。内应力开裂原理：在成型聚碳酸酯PC时，分子链被迫取向，但是由于聚碳酸酯分子链上具有苯环，所以取向比较困难，而在成型后，被取向的链有恢复自然状态的趋势，但是由于整个分子链已经被冻结和大分子链之间的相互作用，从而造成制品存在残留应力，而残余应力的存在，就造成产品可能出现应力开裂，注意，这里说的是可能，为什么是可能呢？这是因为聚碳酸酯内部还存在很多力，而其中比较重要的是：抗开裂力，这个力的大小取决分子链的长短，链间的缠结数目，分子之间的作用力。当抗开裂能力和内应力平衡时，产品不会出现开裂现象，而当抗开裂能力小于内应力时，就会出现。简单来说就是：分子链上苯环——成型取向——制品成型后出现内应力——当内应力和抗开裂能力平衡——好制品——当内应力大于抗开裂能力——产品开裂。可以通过改性，加入抗应力开裂剂，其作用是：在成型PC或PC／ABS合金时，快速恢复被迫取向分子链回复自然状态，消除残留应力，防止应力开裂现象的发生。 2.模具温度。内应力是因为成型时候分子链被冻结引起的，模具的温度对冻结和分子链的解取向有很大影响，很明显，模具温度越高，分子链肯定容易运动，所以，提高模具温度，不仅对充模有利，并且可以调整制品冷却速度，使其变得更均匀，从而有利于聚碳酸酯中取向分子的松弛，也就是解取向。模具温度假如能控制，在100—120度是成型聚碳酸酯的最佳温度了。2.成型条件。在成型时：成型温度、成型压力、成型速度、保压时间、保压压力五点很重要。聚碳酸酯的加

断口分析

故障件的断口分析在形形色色的故障分析过程中,人们常会瞧到一些损坏零件的断口,但就是人们缺乏“读懂”它的经验,不能从它的断口处判断其损坏的真正原因而贻误了战机。这里结合整改过程中的一些实例作些介绍,希望能对您有所帮助！对于汽车常用碳素钢与合金钢而言,其常见断口有: 1.韧性(塑性)断口:发生明显塑性变形的断裂统称为塑性断裂。断口形貌为韧性(塑性)断口,断口呈暗灰色没有金属光泽瞧不到颗粒状形貌,断口上有相当大的延伸边缘。 2.疲劳弯曲断口: 2-1 在抗拉极限范围内的疲劳弯曲断口:出现典型的疲劳裂纹源区、裂纹扩展区与瞬时断裂区特征(下面将详述)。 2-2 超过抗拉极限范围内的弯曲断口:不具有典型的疲劳断口特征,属于不正常的弯曲断裂。其断口特征:沿弯曲方向上下呈灰褐色无金属光泽的断层;而内层呈银灰色白亮条状新断口(见图1)。

图1 3.典型的金属疲劳断口典型的疲劳断口定会出现疲劳裂纹源区、裂纹扩展区与瞬时断裂区三个特征。断口具有典型的“贝壳状”或称“海滩状”。

3-1 疲劳裂纹源区:就是疲劳裂纹萌生的策源地,它处于机件的表面,形状呈平坦、白亮光滑的半圆或椭圆形,这就是因为疲劳裂纹的扩展过程速度缓慢,裂纹经反复挤压摩擦而形成的。它所占有的面积较其她两个区要小很多。疲劳裂纹大多就是因受交变载荷的机件表面有缺陷;譬如裂纹、脱碳、硬伤痕、焊点等缺陷形成应力集中而引起的。疲劳裂纹点在同一个机件上可能有多处,换句话说可能有多处疲劳裂纹源区,这需要我们去仔细解读疲劳断口。 3-2 疲劳裂纹扩展区:就是形成疲劳裂纹后慢速扩展的区域。它就是判断疲劳断裂的最重要的特征区。它以疲劳源区为中心,与裂纹扩展方向垂直呈半圆形或扇形的弧线,也称疲劳弧线呈“贝纹状”。疲劳

密封圈保存

密封件的存放年限密封件通常作为备件，要存放较长的时间。在受到诸如:扭曲、氧气、臭氧、光照、热源、潮湿、油品或溶剂等影响下，O形密封件可能会因其物理化学性质的改变而失效。在DIN7716、IS 2230、DIN 9088等标准中对橡胶密封件的储存、清洁、维护做了基本的规定。根据材料的类别，这些标准给出了存放条件的规定以及存放周期的推荐值。为保持弹性体的物理、化学性能，有以下存储规则: ?温度:5摄氏度到25摄氏度是理想的存储温度。应避免接触热源及阳光照射。对低温储藏状态取出的密封件，应先将其至于20摄氏度环境，然后在使用。 ?湿度:仓库的相对湿度应低于70%。要避免过于潮湿或过于干燥。不可出现冷凝现象。 ?光照:要避免太阳光及强的含紫外线的人工光源。防紫外线的包装袋可提供最佳的保护。建议仓库的窗户上涂上红色或橙色涂料或贴薄膜。 ?辐射:要避免电离辐射对密封件的损伤。 ?氧和臭氧:橡胶材料应避免暴露在循环流动的空气中。可通过包装、缠绕，存放在气密容器中或其他合适的方法来实现该目的。臭氧对许多弹性体有害，储藏室中要避免有以下设备:水银蒸汽灯、高压电器设备、电动机、会产生火花或静电的设备。 ?变形:弹性体材料应尽可能以自由状态放置，避免受拉伸、受压或其它变形。若原包装弹性体是处于无变形的状态，则应尽量使用原包装。 ?与液体或半固体材料的接触:橡胶密封件不得接触溶剂、油、脂，或其它半固体材料(除非厂家原包装如此)。 ?与金属和非金属材料接触:不允许接触磁性材料、铸铁、铜及其合金、或含有会损坏橡胶的那些材料。不可以使用PVC材料来包装密封件。不同材料的密封件不得混装。 ?清洁:根据需要，可以用肥皂、水来清洗密封件。但是水不准接触纤维增强密封件、橡胶金属粘接密封件(因为腐蚀)、聚氨酯。消毒剂、有机溶剂及有锐边的工具都不准使用。清洗后的密封件应在室温下晾干，不可接近热源。弹性体的保存期限是由橡胶材料的类别来决定的。在推荐的储存条件下，这些材料的保存期限如下: 聚氨酯,热塑性材料 4年丁腈橡胶,氢化丁腈橡胶,氯丁橡胶 6年乙丙橡胶 8年氟橡胶,硅橡胶,氟硅橡胶 10年

实验一脆性断裂和韧性断裂断口失效分析

实验一脆性断裂和韧性断裂断口失效分析一、实验目的了解模具脆性断裂和韧性断裂断口失效分析步骤以及模具脆性断裂和韧性断裂断口的宏观和微观特征。二、实验内容及步骤 1、模具脆性断裂和韧性断裂宏观断口的观察（1）操作前的准备工作 a.选定失效模具的待分析部位； b.选定并切割试样、清洗并擦拭干净。（2）操作步骤 a.用放大镜或低倍显微镜观察脆性断裂和韧性断裂断口； b.记录上述所观察到的脆性断裂和韧性断裂宏观断口形貌。 2、模具脆性断裂和韧性断裂微观断口的观察（1）操作前的准备工作 a.选定失效模具的待分析部位； b.选定并切割试样、将试样严格清洗干净；（2）操作步骤 a.将试样放入扫描电子显微镜工作室并将扫描电子显微镜调整到工作状态； b.用扫描电子显微镜观察脆性断裂和韧性断裂断口 c.记录上述所观察到的脆性断裂和韧性断裂微观断口形貌。三、实验设备器材 1、放大镜、低倍显微镜、扫描电子显微镜、试样切割机、无水酒精、丙酮 2、脆断失效模具和韧性断裂失效模具各一副。四、实验注意事项 1、实验前，试样表面要严格请洗； 2、使用显微镜时要细心操作，以免损坏机件。 3、遇故障及时报告指导教师。

实验二模具表面磨损失效分析一、实验目的了解模具磨损失效分析步骤以及模具磨损表面的宏观和微观特征。二、实验内容及步骤 1、模具磨损表面宏观形貌的观察 i.操作前的准备工作 1.选定失效模具的待分析部位； 2.清洗并擦拭干净。 ii.操作步骤 1.用放大镜或低倍显微镜观察模具磨损表面形貌； 2.记录上述所观察到的磨损表面形貌。 2、模具磨损表面微观形貌的观察 i.操作前的准备工作 1.选定失效模具的待分析部位； 2.将试样严格清洗干净； ii.操作步骤 1.将试样放入扫描电子显微镜工作室并将扫描电子显微镜调整到工作状态； 2.用扫描电子显微镜观察模具（或40Cr）磨损表面微观形貌; 3.记录上述所观察到的模具（或40Cr）磨损表面微观形貌。 3、磨损失效机理分析 ⅰ根据模具表面磨损失效的宏观断口分析结果，初步判定模具磨损失效的类型和失效机理。 ⅱ根据模具表面磨损失效的微观断口分析结果，准确判定模具磨损失效的类型和失效机理。三、实验设备器材 1、放大镜、低倍显微镜、扫描电子显微镜、高纯氩气、无水酒精、丙酮 2、磨损失效模具一副或40Cr经表面强化试样。四、实验注意事项 1、实验前，试样表面要严格请洗； 2、使用显微镜时要细心操作，以免损坏机件。 3、遇故障及时报告指导教师。

裂缝原因分析和处理报告

xxxxxx工程裂缝评估报告 xxxx检验站二O一二年九月

xxx工程裂缝评估报告报告编号：xxxx 报告编制：审核：主检：批准： xxxxx检验站二O一二年九月

第一章概述 1.2检测评定手段及目的 (1)外观检查：检测顶板裂缝宽度，评定顶板外观质量； (2)超声波法：检测裂缝深度。 1.3评估依据本项目研究所依据的相关规范、规程以及相关文件主要有： (1)《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS 21：2000）。 (2)《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）。第二章外观检查、裂缝宽度和深度检测 2.1概述在现场检测期时，对xxxxx箱涵左顶板外观进行了详细的检测，检测内容包括裂缝宽度、桥墩外观质量、裂缝深度检测等。现场检测发现桥墩墩身出现纵向裂缝。裂缝宽度检测测采用KON-KF（B）裂缝宽度监测仪（见附图）。裂缝深度检测采用KON-FSY裂缝深度测试仪。 xxxxx箱涵共分三块施工，左块于2012年9月16日16点左右施工,右块于9月16日2点左右施工，中块于9月17日施工。只有在顶板左块于浇筑第二天出现了20多起纵向裂缝，少量横向裂缝。裂缝最长1.2m,80%的裂缝长度30-50mm；裂缝间间距80%为20-30mm；裂缝宽度为0.35-2.44mm；裂缝深度为9-51mm，其中85%的裂缝深度为25-30mm，其中2条裂缝深度为51mm。图1 裂缝分布示意图

2.2原因分析顶板裂缝：顶板裂缝形成原因多样复杂，一般以下几方面原因较突出。 (1)混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后（如爆晒、风吹），易形成干缩裂缝。 (2)模板浇筑混凝土之前洒水不够，过于干燥，则模板吸水量大，引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。 (3)混凝土浇捣后在初凝前后没有进行抹平压光和养护不当也易引起裂缝。 (4)顶板浇注后，上人上料过早，上料集中，也易造成裂缝。 (5)混凝土过量使用外加剂，或水灰比、坍落度过大结合工程调查和检测分析，裂缝产生的原因可能为①混凝土坍落度过大；②初凝前后没有进行抹平压光，造成表面水分蒸发后，表面砂浆层干缩大于下层混凝土，易形成干缩裂缝；③顶板左板混凝土浇筑后初凝在晚上8点左右，终凝在晚上2点左右，这时内外温差最大，且混凝土在刚失去塑性，强度很低，这也加大了表面收缩开裂。第三章结论和建议 3.1结论 xxxxx顶板出现的裂缝进行超声波分析和外观检测，综合分析各类测试结果，结论如下： (1)xxxxx工程k0+628箱涵左顶板的纵向裂缝宽度在0.35-2.44mm之间，大于《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）规定的裂缝宽度容许值]=0.3mm。此类裂缝属混凝土表面收缩引起的干缩裂缝。 [W lim （2）通过非金属超声波分析仪对检测点检测，结果表明：裂缝深度在85%在25mm-30mm之间，裂缝开展深度值大部分在混凝土保护层内。综合分析该裂缝对结构无显明影响，但影响结构的整体性和耐久性。 3.2建议 (1)加强对顶板的裂缝观测：观察其宽度和长度是否有加深加长的趋势。 (2)对于顶板裂缝进行有效的封闭处理。(详见第四章) 总之，xxxx顶板裂缝按上述建议进行有效处理后，结构的整体性和耐久

O形密封圈的密封原理

O形密封圈的密封原理标签：密封圈密封原理 O形密封圈简称O形圈，是一种截面为圆形的橡胶圈。O形密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。O形圈有良好的密封性，既可用于静密封，也可用于往复运动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的适用范围很宽，如果材料选择得当，可以满足各种运动条件的要求，工作压力可从1.333×105Pa的真空到400MPa高压；温度范围可从-60℃到200℃。与其它密封型式相比，O形密封圈具有以下特点：1）结构尺寸小，装拆方便。2）静、动密封均可使用，用作静密封时几乎没有泄漏。3）使用单件O形密封圈，有双向密封作用。4）动摩擦阻力较小。5）价格低廉。 O形密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。在用于静密封和动密封时，密封接触面接触压力产生原因和计算方法不尽相同，需分别说明。1、用于静密封时的密封原理在静密封中以O形圈应用最为广泛。如果设计、使用正确，O形密封圈在静密封中可以实现无泄漏的绝对密封。 O形密封圈装入密封槽后，其截面承受接触压缩应力而产生弹性变形。对接触面产生一定的初始接触压力Po。即使没有介质压力或者压力很小，O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实

现密封；当容腔内充入有压力的介质后，在介质压力的作用下，O形密封圈发生位移，移向低压侧，同时其弹性变形进一步加大，填充和封闭间隙δ。此时，作用于密封副偶合面的接触压力上升为Pm：Pm=Po+Pp 式中Pp——经O形圈传给接触面的接触压力（0.1MPa）Pp=K·P K——压力传递系数，对于橡胶制O形密封圈K=1；P——被密封液体的压力（0.1MPa）。从而大大增加了密封效果。由于一般K≥1，所以Pm＞P。由此可见，只要O形密封圈存在初始压力，就能实现无泄漏的绝对密封。这种靠介质本身压力来改变O形密封圈接触状态，使之实现密封的性质，称为自封作用。理论上，压缩变形即使为零，在油压力下也能密封，但实际上O形密封圈安装时可能会有偏心。所以，O形圈装入密封沟槽后，其断面一般受到7%—30%的压缩变形。静密封取较大的压缩率值，动密封取较小的压缩率值。这是因为合成橡胶在低温下要压缩，所以静密封O形圈的预压缩量应考虑补偿它的低温收缩量。2、用于往复运动密封时的密封原理在液压转动、气动元件与系统中，往复动密封是一种最常见的密封要求。动力缸活塞与缸体、活塞干预缸盖以及各类滑阀上都用到往复运动密封。缝隙由圆柱杆与圆柱孔形成，杆在圆柱孔内轴向运动。密封作用限制流体的轴向泄漏。用作往复运动密封时，O形圈的预密封效果和自密封作用与静密封一样，并且由于O形圈自身的弹力，而具有磨损后自动补偿的能力。但由于液体介质密封时，由于杆运动速度、液体的压力、粘

《材料失效分析》实验教案2014上.

课程教案课程名称：材料失效分析实验任课教师：刘先兰所属院（部）：机械工程学院教学班级： 2011级金属材料工程教学时间：2013—2014学年第二学期湖南工学院

《材料失效分析》实验实验课程编码：学时：6 适用专业：金属材料工程先修课程：材料科学基础、材料力学性能、金属塑性成型原理、现代材料检测技术等考核方式：一、实验课程的性质与任务帮助学生进一步理解所学知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握；能够利用所学的知识建立失效分析方法和思路（故障树）；熟悉判断失效零件裂纹源的方法；熟知各类断裂件的断口形貌及断裂机制，分析各种断裂类型、起裂点及断裂过程。二、实验项目实验一材料失效中的金相分析法实验（2学时）实验二零件失效的宏观分析法（2学时）实验三静载荷作用下的金属材料断裂失效断口分析（2学时）三、实验报告要求每个实验均应写实验报告。按统一格式，采用统一封面和报告纸。实验报告内容应包括实验名称、目的、内容和理论基础、实验设备（名称、规格及型号）及材料名称，实验步骤、实验结果、结果分析。四、其它要求实验中，注重知识、能力、素质的协调发展，突出学生的创新精神与创新能力的培养。五、教材和参考资料 1教材：《材料失效分析》，庄东汉主编.华东理工大学出版社. 2．参考资料： [1]《机械零件失效分析》，刘瑞堂编，哈尔滨工业大学出版社.. [2]《材料成形与失效》，王国凡主编，化学工业出版社. [3]《材料现代分析方法》，左演声主编，北京工业出版社. [4] 《断口学》，钟群鹏主编，高等教育出版社. [5] 《金属材料及其缺陷分析和失效分析100例》，候公伟主编，机械工业出版社.

砼表面裂缝原因分析

砼表面裂缝原因分析 The manuscript was revised on the evening of 2021

砼表面裂缝原因分析一、混凝土裂缝类型及成因实际上，钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因，其中最常见的是混凝土早期裂缝，混凝土早期裂缝有以下几种：1、塑性沉降裂缝此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍（如钢筋、模板）而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后小时至3小时之间，混凝土尚处在塑性状态，混凝土表面消失水光时立即产生，沿着梁及板上面钢筋的走向出现，主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。 1、塑性收缩裂缝此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后，在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm.多在表面出现，产生的原因主要是混凝土浇注后3—4小时左右表面没有被覆盖，特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或者是基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，此时混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。 2、温度的变化与湿度的变化裂缝：混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。 3、原材料质量引起的裂缝

机械密封失效的若干问题

机械密封失效的若干问题泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：（l）轴套与轴间的密封；（2）动环与轴套间的密封；（3）动、静环间密封；（4）对静环与静环座间的密封；（5）密封端盖与泵体间的密封。一、泄漏原因分析及判断 1．安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。 2．试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；（对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效 a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦； b）介质的低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑； c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。由于腐蚀而引起的机械密封失效 a）密封面点蚀，甚至穿透。 b）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀； c）焊接金属波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下易发生破裂。由于高温效应而产生的机械密封失效 a）热裂是高温油泵，如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等最常见的失效现象。在密封面处由于干摩擦、冷却水突然中断，杂质进入密封面、抽空等情况下，都会导致环面出现径向裂纹； b）石墨炭化是使用碳—石墨环时密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨环一旦超过许用温度（一般在-105～250℃）时，其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有粘结剂时，会发泡软化，使密封面泄漏增加，密封失效； c）辅助密封件（如氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶）在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失弹。现在所使用的柔性石墨耐高温、耐腐蚀性较好，但其回弹性差。而且易脆裂，安装时容易损坏。由于密封端面的磨损而造成的密封失效 a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压（包括弹簧比压）过大等,都会缩短机械密封的使用寿命。对常用的材料，按耐磨性排列的次序为：碳化硅—碳石墨、硬质合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、喷涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速钢——碳石墨、堆焊硬质合金——碳石墨。 b）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致使密封失效的主要原因。固体颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封发生剧烈磨损而失效。密封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。 c）机械密封的平衡程度β也影响着密封的磨损。一般情况下，平衡程度β=75%左右最适宜。β<75%，磨损

机械密封的密封失效原因分析

机械密封的密封失效原因分析泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：（l）轴套与轴间的密封；（2）动环与轴套间的密封；（3）动、静环间密封；（4）对静环与静环座间的密封；（5）密封端盖与泵体间的密封。 1．安装静试时泄漏机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。 2．试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效： a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦； b）介质的低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑； c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。由于腐蚀而引起的机械密封失效： a）密封面点蚀，甚至穿透。 b）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；

失效分析报告

南京XXXX 大学失效分析报告姓名： XXXX学号：XXXXXXXX 学院：X 专业：X 题目：X 2015年11月南京

一、背景有5根要求分析的螺栓如图1,其中有2根是失效的（1根已断裂1根已近断裂），另3根外表完好；5根螺栓材料、规格、处理方式是相同的，材料是SCM432、表面经过磷化处理、强度等级为10.9；且称失效件之工作寿命在400小时以内，是作为发动机零件且同发动机一起进行台架试验的时候断裂的，螺栓安装方法为：扭距40N.M,再拧三个90°即270°，工作温度为100℃以内，受力方式为链接两个零件间的分离力；其它诸如热处理工艺、表面处理工艺、螺栓成形加工方式、具体工作状况、具体规格等均不明；且断裂件螺栓断口已有较严重的污染、与之相匹配的另一断口未收到（因为另一半断口可能存在更多信息于失效分析亦非常重要），对失效分析有一定的负面影响,要求分析螺栓的断裂原因。图1来样宏观形貌（其中黄色标识为失效零件)

二、样品信息样品名称螺栓样品型号不明样品数量 5 材料 SCM432 处理方式不明三、样品化学成分元素 C Si Mn P S Cr Mo Ni Cu Wt% 0.31 0.070 0.94 0.014 0.005 0.21 0.086 0.029 0.079 四、硬度测试根据GB/T 4340.1-2009、GB/T 230.1-2009、ASTME140-05对样品进行硬度测试，设备为HVS-1000和HDI-1875，测得结果如下：根据GB/T3098.1-2000得标准为320~380HV 、32~39HRC ，所以试样硬度正常。五、宏观断口分析 5根要求分析的螺栓如图1,其中有2根黄色标识是失效的（1根已断裂1根已近断裂），两根失效零件的失效部位类似均离顶端相同距离，应属螺栓受力部位之第一根螺齿根部；图2显示“已近断裂”之零件之失效部位形貌，有明显裂纹；图3显示断裂之断口形貌有较严重的污染现象；清洗后断口形貌如图4,从断口来看，属低周高应力弯曲疲劳；有两个分别呈半圆形A 及月牙形B 且较为平坦的断口部分，隐约可见贝壳花样，面积约占整个断口 50%, 断口中间部位C 较为粗糙亦约占50%; A 及B 区属疲劳断的断裂源区及扩展区，断裂源于螺栓的螺纹齿根部（图4黄色箭头所指），A 区与B 区断口部分在整个断口部位呈对称现象；C 区属瞬断区，可见服役受力较大；C 区及齿根部形貌如图5、6,瞬断区基本呈45度角，齿根部并未发现明显的宏观裂纹；图7及图8 分别为A 及B 区之断口形貌可见有较多的台阶状特征；A 区的断裂源区形貌如图9、扩展区如图10; C 区的微观断口形貌如图11、12可见韧窝状特征；B 区的断裂源区形貌如图13、扩展区如图14;断口侧面垂直处表面形貌可见图15、16有较测试部位 1 2 3 平均值零件表面HRC 33.4 33.7 33.6 33.6 零件心部HV1 331 337 335 334

橡胶密封件的失效分析(油封 O型圈等等)

橡胶密封件的失效分析作者：明尼苏达橡塑高级化学师周海英橡胶密封件广泛地应用於各行各业。密封件一旦失效，轻则使设备不能正常工作、造成经济损失；重则会造成人身伤亡事故，如1986年1月28日，由於挑战者号航天飞机右侧固体火箭助推器的O型密封圈失效，造成其在升空73秒後解体，机上7名宇航员全部遇难。橡胶密封件的失效分析不仅可以帮助找出问题所在，便於以後采取相应的预防措施，还可帮助客户和密封件生产商改进现有技术，取得双赢。四大失效原因常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。 1. 设计错误设计错误通常是由於设计人员对产品认识不足造成的。比如对密封件承受的压力估计不足、对密封面上接触应力分布的认识有误、安放密封件的沟槽设计不合理等。有限元分析（FEA）常常被用来辅助密封件的设计和失效分析。我们曾为某美国客户做过一个密封件，该密封件以塑料为主体，局部包上橡胶。客户在检测零件的过程中发现，塑料部分在测试时容易破裂，从而得出结论是：塑料件在二次成型时（即将橡胶包覆在塑料件上）被损坏了。经我们分析後发现，塑料件都是在一个地方破裂的。通过有限元分析，我们发现，塑料件的破损部位实际上是密封件受到最大应力的地方，此处应力已经远远超过塑料所能承受的。如果在设计的时候客户就用有限元方法分析过该产品，不但可以避免类似的错误，还可以节省其时间和金钱。当然，想要成功的分析预测橡胶密封件的性能，不但要有合适的有限元分析软件，还要有丰富的材料经验、建模经验和长期的数据积累。 2. 选材错误常用的橡胶密封材料有三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈橡胶（NBR）、硅橡胶（VMQ）、氟橡胶（FKM或者FPM）和氯丁橡胶（CR）等。这些橡胶的特性各不相同，应用也不同。选择材料要从多方面考虑，比如使用温度、材料是否耐受介质、材料的硬度、压缩永久变形和耐磨性等各种因素。选材错误常常是因为设计人员对各种材料的性能不熟悉。一个经验丰富的橡胶密封件供应商能一开始就指出选材的问题。我们有个国内客户不喜欢正在使用的O圈，因为这个O圈很容易坏。我们检查了更换下来的样品，发现样品表面有龟裂，纹路很像臭氧老化。我们又询问了O圈的使用环境，发现

断口失效分析实验报告

表1 所观察金属断口的宏观形貌特征

表2 所观察金属断口的微观形貌特征图1 D1断口样品宏观图像图2 D2断口样品宏观图像

图3 D3断口样品宏观图像图4 D3断口样品宏观图像（3）复制所观察的各断口各区域的微观形貌图；指出其微观特征。图5 D1断口样品纤维区特征：图5显示了D1断口中心部位纤维区即本断口的裂纹源的显微形貌：由等轴韧窝组成，大多数韧窝较小、较浅，此区域属韧性断裂。

图6 D1断口样品放射区特征：图6中左图显示了放射区放射状的韧窝台阶；右图显示了放射区的显微形貌：由大量较大的剪切韧窝与滑移平直区、撕裂棱等混合组成。此区域属韧性断裂。图7 D1断口样品剪切唇区特征：图7中左图显示了D1样品剪切唇区的显微形貌：非等轴、较浅的剪切韧窝。右图显示了大韧窝底部的显微形貌：带有涟波纹的滑移区。此区域属韧性断裂。

图8 D2断口样品结晶区特征：图8显示了D2样品中心部分结晶区的显微形貌，其显现出平直的晶粒外形，晶界面上有大量细小的韧窝或有细长的裂纹。此区域属沿晶断裂、脆性断裂。图9 D2断口样品解理区特征：图9显示了D2样品边缘部分解理区的显微形貌：由平齐的解理面以及解理台阶、河流花样等组成。此区域属穿晶断裂、脆性断裂。图10 D3断口样品裂纹源区特征：图10显示了D3样品裂纹源的形貌：最下部为V形缺口处的连波纹；左图次下部（右图中部）为裂纹源区；左图上部为裂纹扩展区。图11 D3断口样品纤维区特征：图11显示了D3样品纤维区的形貌：由小、多的撕裂韧窝组成，韧窝成行排列，每排韧窝的排列方向与裂纹扩展方向一致。此区域细小韧窝居多，属脆性断裂。

混凝土裂纹原因分析及处理

混凝土裂纹原因分析及处理导致因素： 1、水泥的安定性是引发各种裂缝的主要因素之一。由于使用安定性不合格的水泥，致使在水泥水化后凝结过程中，在氧化镁、氧化钙及石膏等有害物质反应的作用下，产生了剧烈的、不均匀的体积变化。这种变化会在混凝土内部产生破坏性应力，导致强度下降和开裂现象的出现。 2、水泥体积安定性大多是由以下三种物质决定的。（1）游离氧化镁（MgO）。它的放映速度很慢，可达10-20年。其固相体积增大2.48倍。国家标准规定，按压蒸法进行检测，当压蒸膨胀率超过0.5%时，则该水泥的压蒸安定性为不合格。（2）游离氧化钙（CaO）。因为水泥生料在烧熟过程中，氧化钙和氧化硅、氧化铝、氧化铁的化学反应是不可能完全进行彻底的，一般地都会剩余一些结构致密的氧化钙游离在水泥熟料中，这些游离的氧化钙遇水会继续缓慢反应，一般需要3-6个月才能完全水化。固相体积增大1.98倍。（3）石膏。水泥中因加入过量的石膏而引起的反应，其反应从水泥水化开始，硬化后仍在进行反应。固相体积增大2.22倍。国家标准规定氧化硫SO3）含量不得超过3.5% 。 3、不同品种、不同标号的水泥，其性能不完全相同，水化后初凝和终凝的时间不同，收缩也不同。因此，混用水泥拌和的混凝土，所浇筑的构件也容易产生收缩裂缝。 4、施工人员不完全了解水泥性质或不清楚工程的性质，因此，工地有什么水泥就是用什么水泥，由此产生构件裂缝和破坏事故。 5、当地采购不到合格的水泥，就用不合格的水泥代替，浇筑后又没有采取相应的技术措施，因而造成事故。混凝土处理方法： 1、经检测，混凝土强度低于设计要求，且裂缝宽度大于0.3mm时，必须返工处理。 2、经检测，混凝土强度已经达到设计要求，且裂缝宽度小于0.3mm时，可采用化学灌浆技术进行修复。推荐选择的材料有：YJS-401灌浆树脂胶、YJS-400封缝胶、YJS-自动压力灌浆器及其配件。 3、经检测，混凝土强度已经达到设计要求，且裂缝宽度大于0.3mm时，可以采用灌浆修复和粘贴碳布修复。可以选择的材料有：YJS-401灌浆树脂胶、YJS-400封缝胶、YJS-自动压力灌浆器及其配件、YJS-601碳纤维浸渍胶、YJS-602碳纤维底胶、YJS-603找平胶等。 4、经检测，混凝土强度满足设计要求，仅有少量的表面收缩裂缝时，可以采取继续养护及表面刮浆封闭的方法处理。推荐选择的材料有：RMO补缝胶浆、J-302混凝土再浇剂等。二、砂石引发的裂缝的处理技术：导致因素：

密封圈的注意事项

密封圈的注意事项集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

O形密封圈的主要失效原因及其防治措施 O形圈设计、使用不当会加速它的损坏，丧失密封性能。实验表明，如密封装置各部分设计合理，单纯地提高压力，并不会造成O形圈的破坏。在高压、高温的工作条件下，O形圈破坏的主要原因是O形圈材料的永久变形和O形圈被挤入密封间隙而引起的间隙咬伤一级O形圈在运动时出现扭曲现象。 1、永久变形由于O形圈密封圈用的合成橡胶材料是属于粘弹性材料，所以初期设定的压紧量和回弹堵塞能力经长时间的使用，会产生永久变形而逐渐丧失，最终发生泄漏。永久变形和弹力消失是O形圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久变形的主要原因。 1）压缩率和拉伸量与永久变形的关系制作O形圈所用的各种配方的橡胶，在压缩状态下都会产生压缩应力松弛现象，此时，压缩应力随着时间的增长而减小。使用时间越长、压缩率和拉伸量越大，则由橡胶应力松弛而产生的应力下降就越大，以致O 形圈弹性不足，失去密封能力。因此，在允许的使用条件下，设法降低压缩率是可取的。增加O形圈的截面尺寸是降低压缩率最简单的方法，不过这会带来结构尺寸的增加。

应该注意，人们在计算压缩率时，往往忽略了O形圈在装配时受拉伸而引起的截面高度的减小。O形圈截面面积的变化是与其周长的变化成反比的。同时，由于拉力的作用，O形圈的截面形状也会发生变化，就表现为其高度的减小。此外，在表面张力作用下，O形圈的外表面变得更平了，即截面高度略有减小。这也是O形密封圈压缩应力松弛的一种表现。 O形圈截面变形的程度，还取决于O形圈材质的硬度。在拉伸量相同的情况下，硬度大的O形圈，其截面高度也减小较多，从这一点看，应该按照使用条件尽量选用低硬度的材质。在液体压力和张力的作用下，橡胶材料的O形密封圈也会逐渐发生塑性变形，其截面高度会相应减小，以致最后失去密封能力。 2）温度与O形圈驰张过程的关系使用温度是影响O形圈永久变形的另一个重要因素。高温会加速橡胶材料的老化。工作温度越高，O形圈的压缩永久变形就越大。当永久变形大于40%时，O形圈就失去了密封能力而发生泄漏。因压缩变形而在O形圈的橡胶材料中形成的初始应力值，将随着O形圈的驰张过程和温度下降的作用而逐渐降低以致消失。温度在零下工作的O形圈，其初始压缩可能由于温度的急剧降低而减小或完全消失。在-50~-60℃的情况下，不耐低温的橡胶材料会完全丧失初始应力；即使耐低温的橡胶材料，此时的初始应力也不会大于20℃时初始应力的25%。这是因为O形圈的初始压缩量取决于线胀系数。所以，选取初始压缩量时，就必须保证在由于驰张过程和温度下降而造成应力下降后仍有足够的密封能力。