失效分析思路方法和基本程序
第三章失效分析思路方法和基本程序
? 3.1 失效分析的思想方法
1.整体观念原则
设备失效要考虑的对象不仅仅是设备，要把设备---环境—人当作一个系统来考虑
a.失效构件与邻近非失效构件之间的关系
b.失效构件与周围环境的关系
c.失效构件与操作人的各种关系
大胆设想可能与环境发生哪些问题，逐个列出失效因素，对照调查，检测，试验数据再逐个排除，特别是大型构件更要如此.
2.从现象到本质的原则
失效的表现是现象原因才是本质
许多失效表现出一定的现象，如一个断口出现贝壳花样；又知道其承受交变载荷，就可认定失效类型是疲劳，但还要进一步弄清为什么会发生疲劳失效，找出原因才是本质。
3.动态原则
位置
机械产品对周围的环境相对运动变化之中
条件
设计参量和操作工艺指标只能是一个分析的参考量。甚至存放在仓库的新产品也要认为在动态中。内部受力条件会变化，外部温度、介质会变化，产品本身的某些因素也会变化。
4.两分法原则
好的方面
任何事物、事件一分为二
不好的方面
失效分析中对任何事物、事件都要一分为二，名牌、进口和质量好的产品也会失效，也会出现设计不当或材料问题。
5.立体原则
客观事物在不同的时空范围内是变化的
a.对同一设备在不同的服役阶段或不同的环境就会具有不同的性质。
b.同一工况条件构件的不同部位也会产生不同的失效模式
失效分析要多方位综合考虑问题。
6.比较方法、历史方法、逻辑方法
失效与已失效系统进行比较,依赖过去失效资料积累分析,分析比较综合归纳作出判断和推类。
3.2 相关性分析的思路及方法
1.按失效零件制造全过程和使用条件进行分析
（1）审查设计
使用条件
设计包括标准选用导致零件失效
设计判据
条件（估计不足）高应力区缺陷
标准（选用不当）截面变化太陡
判据（不准）倒角过小表面质量过低
（2）材料分析
选用不当
热处理不合理
成分不合格
材料夹杂物超标导致失效产生
组织不合要求
材料各向异性
冶金缺陷
（3）加工制造缺陷
铸造缺陷
锻造缺陷
焊接缺陷
缺陷冷加工缺陷导致失效产生
碰伤表面缺陷
腐蚀表面缺陷
装配不当缺陷
（4）使用和维护情况分析
超载
超温
超速
问题频繁启动停车导致失效产生
润滑问题
冷却问题
保养问题
2.根据产品的失效形式及机械模式进行分析
根据产品的失效表现形式
进一步分析失效模式
分析导致失效的内因和外因
找出失效原因（后面详细讲解）
3.“四M”分析思路及方法
1）man人操作人员的情况分析
工作态度
责任心大小
玩忽职守
人主观臆断造成失效
违章操作
缺乏经验
反映迟钝
技术低能
2）Media 环境产品使用状态下的环境情况分析
载荷状态变化
载荷大小变化
载荷方向变化
环境周围温度导致失效
周围湿度
周围尘埃
腐蚀介质
3）Machine 设备情况分析
分析材料的选择
结构设计
加工制造水平造成失效
安装水平
运输保护措施
4）Management 管理情况分析
作业程序
保护措施
管理辅助工作造成失效
使用工具
维护保养
3.3 系统工程的分析思路及方法
? 1. 复杂系统
?除常规影响因素外
?还有人的因素和软件因素，用相关性及物理检测无法解决，必须采用系统工程来解决。
系统工程：设备或系统和人当作一个统一体，运用数学方法和计算机将失效原因---结果之间的逻辑关系连接起来。
? 2. 失效系统工程分析法类型
?故障树分析法
?特征因素法
?故障时序数法
?故障频率预测法
?失效模式及后果分析法
?模糊数学分析法
3.故障树分析法
故障树分析法：60年代以来迅速发展的系统可靠性分析方法,这种方法用树状图对系统进行演绎分析,从所定义的“不希望事件”开始,在给定的边界条件下,按系统失效的规律，分析到系统的硬件故障、人为差错、环境影响等。通过故障树可以把系统故障的有关因素联系起来进行分析,便于找出系统的薄弱环节和故障谱,还可定量地求出系统的失效概率及其他可靠性参量，为评估与改善系统可靠性提供定量数据。
?1）概念
?分析的设备-------系统（正常或失效）
?组成设备的零件-------组元
?零件的工作状态-------参数（完好或失效）
?分析各种事件（系统组元的状态变化）的逻辑关系（失效事件），找出失效原因具体
?a）查明与失效事件有关的所有原因
?b）利用树型图把分析过程和结果表示出来
c）计算出系统失效的概率
?2）工作程序
a）确定不希望发生的事件（上端事件）
b）对设备的设计、制造、维护、使用等技术资料进行分析
c）合成故障树
d）求出上端事件发生的必要充分条件
e）收集计算时必要的故障率数据
f）计算上端事件发生的概率
g）对基本事件的重要性作出评价
h）分析计算结果，提出改进措施
e）事件符合
上端事件：不希望出现的或待分析的事故结果事件，故障树最上端，不再发展。
中间事件：上端的输入，基本事件的输出，表示由其他事件引起的某一事件。
基本事件：故障树的基本原因，不能进一步展开。
5）故障树分析法的应用
a）用于事后分析：分析故障产生的原因
b）用于事前分析：进行系统故障预测和诊断。
找出系统的薄弱环节，实现系统设计的最优化，随着系统工程，可靠性工程和计算机技术的发展，建立故障诊断专家系统并投入应用。
3.4 数理统计分析思路及方法
?1）不是研究单个失效的问题，而是某类产品的一批在某个时间内失效的规律。
?例：履带车轴扭力轴断裂原因分析
断裂为疲劳断裂，断裂源齿根部。
?2）影响因素：
?加工质量（齿根园角半径过小）
?热处理不良（硬度低、脱碳、夹杂物）
?3）计算：用数理统计学中的多重秩和显著性检验法计算结果如下：
?园角半径Hr=1.39
?硬度HHRC= 0.02 根本原因r过小
?脱碳深度Hh＝0.343
3.5 失效分析的任务和程序
?机械产品及零部件常见的失效类型包括变形失效、损伤失效和断裂失效三大类。
?机械产品及零部件的失效是一个由损伤(裂纹)萌生、扩展(积累)直至破坏的发展过程。不同失效类型其发展过程不同,过程的各个阶段发展速度也不相同。例如疲劳断裂过程一般较长,发展速度较慢,而解理断裂失效过程则很短,速度很快,等等。
1.寿命特性曲线“浴盆曲线”
?(1)早期失效是在使用初期,由于设计和制造上的缺陷而诱发的失效。因为使用初期,容易暴露上述缺陷而导致失效,因此失效率往往较高,但随着使用时间的延长,其失效率则很快下降。假若在产品出厂前即进行旨在剔除这类缺陷的过程,则在产品正式使用时,便可使失效率大体保持恒定值。
?(2)随机失效在理想的情况下,产品或装备发生损伤或老化之前,应是无“失效”的。
但是由于环境的偶然变化、操作时的人为差错或者由于管理不善,仍可能产生随机失效或称偶然失效。偶然失效率是随机分布的,其很低而且基本上是恒定的。这一时期是产品最佳工作时间。
?(3)耗损失效又称损伤累积失效。经过随机失效期后,产品中的零部件已到了寿命后期,于是失效开始急剧增加,这种失效叫做耗损失效或损伤累积失效。如果在进入耗损失效期之前进行必要的预防维修,它的失效率仍可保持在随机失效率附近,从而延长产品的随机失效期。
2. 失效分析的任务
?总任务就是不断降低产品或装备的失效率,提高可靠性,防止重大失效事故的发生,促进经济高速持续稳定发展。从系统工程的观点来看,失效分析的具体任务可归纳为: ?①失效性质的判断;
?②失效原因的分析;
?③采取措施,提高材料或产品的失效抗力。
3.失效分析的程序
?一.保护失效现场
?保护失效现场的一切证据,维持原状、完整无缺和真实不伪,是保证失效分析得以顺利有效地进行的先决条件。失效现场的保护范围视机械设备的类型及其失效发生的范围而定。
二.失效现场取证和收集背景材料
?失效现场取证应由授权的失效分析人员执行,并授权收集一切有关的背景材料。失效现场取证可用摄影、录像、录音和绘图及文字描述等方式进行记录。
?失效现场取证所应注意观察和记录的项目主要有:
?(1) 失效部件及碎片的名称、尺寸大小、形状和散落方位。
?(2) 失效部件周围散落的金属屑和粉末、氧化皮和粉末、润滑残留物及一切可疑的杂物和痕迹。
?(3) 失效部件和碎片的变形、裂纹、断口、腐蚀、磨损的外观、位置和起始点,表面的材料特征,如烧伤色泽、附着物、氧化物和腐蚀生成物等。
?(4) 失效设备或部件的结构和制造特征。
?(5) 环境条件(失效设备的周围景物、环境温度、湿度、大气和水质) 。
?(6) 听取操作人员及佐证人介绍事故发生时情况(录音记录) 。
?在观察和记录时要按照一定顺序,避免出现遗漏。例如观察和记录时由左向右、由上向下、由表及里和由低倍到高倍等。
?所应收集的背景材料通常有:
?(1) 失效设备的类型、制造厂名、制造日期、出厂批号,用户、安装地点、投入运行日期、操作人员、维修人员、运行记录、维修记录、操作规程和安全规程。
?(2) 该设备的设计计算书及图纸、材料检验记录、制造工艺记录、质量控制记录、验收记录和质量保证合同及其技术文件,还有使用说明书。
?(3) 有关的标准、法规及其他参考文献。
?(4) 收集同类或相似部件过去曾发生过的失效情况。
详细
? 1. 收集失效件的背景数据除了解失效零部件在机器中的部位和作用、材料牌号、处理状态等基本情况外,应着重收集下面两方面的资料:
?①失效件全部制造工艺历史。从取得有关图纸和技术标准开始,了解冶炼、铸造、压
力加工、切削加工、热处理、化学热处理、抛光、磨削、各种表面强化和表面处理及装配、润滑情况;
②失效件的服役条件及服役历史。除了解载荷性质、加载次序、应力状态、环境介
质、工作温度外,应特别注意环境细节和异常工况,如突发超载、温度变化、温度梯度和偶然与腐蚀介质的接触等。
2. 失效零部件及全部碎片的外观检查在进行任何清洗之前都应经过彻底的外观检查,用摄相等方法详细做好记录。重点检查内容为:
?①观察整个零部件的变形情况,看是否有镦粗、下陷、内孔扩大、弯曲、颈缩等;
?②观察零部件表面冷热加工质量,如有无过烧、折叠、斑疤等热加工缺陷,有无刀痕、刮伤等机加工缺陷,有无冷热加工造成的裂纹;
?③观察断裂部位是否在键槽、油孔、尖角、加工深刀痕、凹坑等应力集中处;
?④观察零部件表面有无氧化、腐蚀、气蚀、咬蚀、磨损、龟裂、麻点或其它损伤;
?⑤观察相邻零部件或配偶件的情况;
?⑥观察零部件表面有无附着物。
3. 试验室检验在检验前,对试验项目和顺序、取样部位、取样方法、试样数量等均应全面、周密地考虑。一般采用的分析手段有下列各项:
?①化学分析目的是鉴定零部件用材料是否符合原定要求,有无用错材料或成分出格,必要时可分析微量元素或进行微区成分分析。当表面有腐蚀产物时,也应分析腐蚀产物成分;
?②宏观(低倍)分析主要用于检查原材料或零部件质量,揭示各种宏观缺陷;
?③断口分析对于断裂失效零部件,断口分析是最重要的一环。
断口形貌真实地反映了断裂过程中材料抵抗外力的能力,记录了对材料断裂起决定作用的主裂缝所留下的痕迹。通过对断口形貌特征的分析,不仅可以得到有关零部件使用条件和失效特点的资料,还可以了解断口附近材料的性质和状况,进而可以判明断裂源、裂纹扩展方向和断裂顺序,确定断裂的性质,从而找出断裂的主要原因。断口分析先用肉眼或低倍实体显微镜和立体显微镜从各个角度来观察断口表面的纹理和特征,然后用电子显微镜(特别是扫描电镜)对有代表性的部位进行深入观察,以了解断口的微观特征;
?④微观组织分析即用金相显微镜、电子显微镜鉴定失效分析的显微组织,观察非金属夹杂物,分析组织对性能的影响,检查铸、锻、焊和热处理等工艺是否恰当,从而由材料的内在因素分析导致失效的原因;
?⑤力学性能试验在必要时可以进行某些项目的力学性能试验,包括断裂韧性试验,以校验该零部件的实际性能是否符合技术要求;
?⑥其它检测项目如用X射线衍射仪进行定性(如σ相)或定量(如残余奥氏体含量)分析,对受力复杂的零部件进行实验应力分析等等。
三.制定失效分析计划
?只有极少数的情况下,通过现场和背景材料的分析就能得出失效原因的结论。大多数失效案例都需根据现场取证和背景材料的综合分析结果来制定失效分析计划,确定进一步分析试验的目的、内容、方法和实施方式。
?在制定失效分析计划前要初步确定肇事件(确定肇事件的方法在后续讲座中有详细介绍) ,通过肇事件的分析可以判断失效模式、确定失效原因和机理,失效分析的详细计划是围绕着肇事件进行的,因此,确定肇事件是一项非常重要的工作。
?失效分析试验过程通常包括如下内容:
?①金相检查; ②化学成分分析; ③无损检测;
?④材料性能测试; ⑤试样的选取、保护和清洗; ⑥试样的宏观检查和分析; ⑦试样
的微观检查和分析; ⑧断裂力学分析; ⑨模拟试验等。
?对各项试验方案应考虑其必要性、有效性和经济性。一般宜先从简单的试验方法入手,如有必要时才进一步采用费用高的和较复杂的试验方法。如确属必要进行失效模拟试验,其设计应尽可能模拟真实的工况条件,使之具有说服力。
?从失效部件上和残留物上制取试件或样品,对于失效分析的成败具有十分重要意义,务必要周密计划切取试样的位置、尺寸、数量和取样方法。应当特别强调,失效部件和残留物上具有说服力的位置和尺寸是十分有限的,一旦取样失误,就无法复原而完全丧失说明力,致使整个失效分析计划归于失败,造成不可挽救的后果。
?失效分析计划要留有余地,以便在个别试验中发现意外现象时,为了适应新的情况,可中途改变某些方法,或做补充试验。
?四.执行失效分析计划失效分析的各项试验应严格遵照计划执行,要有详细记录,随时分析试验结果。
?(1) 一般都要求在很短的时间内取得试验结果,因此既要保证按时完成、又要防止在匆忙中发生疏忽和差错。
?(2) 许多失效分析工作涉及法律问题,为此,各项试验工作应建立严格的责任制度。试验人员在试验记录和报告上签名。
?(3) 试件、样品都要直接取自失效实物,一般不能用其它来源的试件样品代替。
?(4) 失效分析是人们进一步认识未知客观世界的一种科研活动,试验人员切不可在思想上存在先入为主的概念,错误认为失效分析的试验只不过是已知条件的复验、以致放松对试验过程中出现新现象的观察。实际上,失效分析往往含有新发现和技术突破,试验人员更应注意观察这种试验的全过程。
五.综合评定分析结果
?授权的失效分析人员,要经过充分的讨论,对现场发现、背景材料及各项试验结果做综合分析,确定失效的过程和原因,做出分析结论。
?综合分析,特别是在复杂的失效案例情况下,可来用故障树(Fault Tree) 找其它形式的逻辑图分析方法。
?在大多数情况下,失效原因可能有多种。应努力分清主要原因和次要原因。
?综合分析讨论会应有详细的发言记录和代表共同意见的会议纪要及与会人员签名,并存入失效案例档案。
?六.研究补救措施和预防措施失效分析的目的不仅限于弄清失效原因,更重要的还在于研究提出有效的补救措施和预防措施。从大量同类和相似失效案例分析积累的丰富经验有利于这类措施的研究。
?补救措施和预防措施可能涉及设备的设计结构、制造技术、材料技术、运行技术、修补技术以及质量管理的改进,乃至涉及技术规范、标准和法规的修订建议。这类研究工作量往往很大,除个别简单情况可由承担失效分析的人员进行外,一般由失效分析人员提出问题或补救方案,由负责单位责成有关专业部门或单位进行专题研究,提出研究报告,作为改进设备的依据。
七. 起草失效分析报告
?失效分析报告一般可不规定统一的格式,但行文要简练,条目要分明,内容一般应包括下列项目:
?(1) 题目;
?(2) 任务来源,包括任务下达者及下达日期,任务内容简述,要求的分析目的;
?(3) 各项试验过程及结果;
?(4) 分析结果—失效原因;
?(5) 补救措施和预防措施或建议;
?(6) 附件(原始记录、图片等) ;
?(7) 失效分析人员签名及日期。
?对于大宗同类产品的失效分析,宜规定一定的报告形式。以便于事后的统计分析工作和计算机辅助失效分析。
八.评审失效分析报告失效分析评审会的组织形式及其参加人员可由有关方面协商决定,一般宜由失效分析工作人员、失效设备的制造厂商代表、用户代表、管理部门代表、司法部门代表和聘请的其他专家组成。各方面代表应本着尊重科学、尊重事实和法律的态度履行其评审职责,不得对失效分析人员以任何形式施加不正当的压力和影响。失效分析人员的客观公正立场应受维护和尊重。
九. 提出失效分析报告
?失效分析报告通过评审后,按评审决议修改并制定成报告正式文本,内容项目除起草报告中的7项外,还宜增加下列3项:
?①评审意见,包括评审人员签名及日期;
?②呈送及抄送单位,包括抄送反馈系统;
?③密级。
?十. 反馈失效分析成果反馈系统是失效分析成果的管理系统,目的在于充分利用失效分析所获得的宝贵技术信息、推动技术革新、促进科学进步和提高产品质量。
?失效分析的反馈系统可采取多种组织形式,例如可与企业的技术开发和情报部门结合,可与国家的质量管理部门、可靠性研究中心、数据中心及数据交换网相结合。把输入的大量失效分析报告和来自数据交换网的其他信息,经过分类、统计分析、数据处理,制成各种形式的文献,例如快报、数据手册、指导性文件、年鉴和书刊等,传递到各个经济部门、生产部门、科研部门、教育部门和司法部门及新闻部门,把失效造成的损失化为巨大的效益。
3.5 防止失效分析的思路及程序
? 1. 防止失效的思路
?其基本思路是:
?(1)对具体服役条件下的零部件进行具体分析,从中找出主要的失效形式及主要失效抗力指标。
?(2)运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究成果,深入分析各种失效现象的本质,以主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的关系,提出改进措施。
?(3)根据“不同服役条件要求材料强度和塑性、韧性的合理配合”这一规律,分析研究失效零部件现行的选材、用材技术条件是否合理,是否受旧的传统学术观念束缚。
?(4)采用局部复合强化,克服零部件上的薄弱环节,争取达到材料的等强度设计。
?(5)在进行失效分析和提出防止失效的措施时,还应做到几个结合:
?①设计、材料、工艺相结合,即对形状、尺寸、材料、成型加工和强化工艺统一考虑;
?②结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合,试棒试验与实际零部件台架模拟试验相结合;
?③宏观规律与微观机理相结合,宏观断口和微观断口分析相结合,宏观与显微、亚显微组织分析相结合;
?④试验室规律性试验研究与生产试验相结合。
判定失效原因进行上述环节后,把所得的资料进行综合分析,搞清失效的过程和规律,这是失效分析的重要环节。一般要从影响零部件失效的结构设计因素、材料因素、工艺因素、装配
因素和服役条件因素中进行全面分析,真正找到导致该零部件早期失效的主导因素。重大的失效分析项目,在初步确定失效原因后,还应及时进行重现性试验(模拟试验),以验证初步结论的可靠性。
3.6 失效分析反馈的思路
失效分析的反馈是积极的失效分析,其目的不仅在于失效性质和原因的分析判断,更重要的是反馈到生产实践中去。由于失效原因涉及到结构设计、材料设计、加工制造及装配使用、维护保养等各个方面,失效分析结果也要相应地反馈到这些环节。在一般情况下, 从失效分析的结论中获得反馈信息,据以确定提高失效抗力的途径(形成反馈试验方案),并通过试验选择出最佳改进措施。反馈的结果可能是改进设计结构、材料、工艺、现场操作规程,也可能是综合改进。
结构、材料、工艺上的综合反馈, 这三者往往很难截然分开。例如在考虑结构因素对零部件强度的影响时,一般要联系到材料因素和工艺因素;同样,在考虑材料强度的影响时,亦必须考虑零部件的结构设计,主要是应力集中对材料强度的影响。通过改进零部件的形状、尺寸来提高其失效抗力较之改进材料和工艺更为有效。而当设计结构的改进受到限制时,零部件的应力水平、应力分布和应力状态又要求制造零部件的材料和工艺与之相适应(例如几何形状复杂、应力状态较硬的零部件,要求材料有足够的塑韧性;带有尖锐缺口的零部件,要求材料有较低的缺口敏感度等等)。由此可见,在提高零部件的失效抗力时,零部件的结构设计与材料、工艺是相互渗透,相互依赖的。
3.7 失效分析的辨证方法
? 1 对具体问题进行具体分析
?(1)不同零部件的外在服役条件是不同的。不同的服役条件,有不同的失效类型及特征;
?(2)同一材料状态,在不同服役条件下也表现为不同的失效类型及特征;
?(3)在不同服役条件下,为了达到失效抗力的优化,有不同的材料强度、塑性、韧性的合理配合,即有不同的材料成分、组织、状态的最佳搭配;
?(4)即使在相同的服役条件下,由于零部件结构及装配不同,零部件的受力情况不同,这种最佳搭配也将随之变化。
? 2 抓主要矛盾和矛盾的主要方面
?(1)某一零部件存在两个以上的失效类型时,应分析和找出主要的失效类型及其主要的失效抗力的表征参量,例如,同时存在断裂及磨损时,前者是“急性病”,后者一般为“慢性病”,因此应首先抓断裂失效的分析及防止。
?(2)抓造成主要失效类型的原因综合分析,从造成失效的内因与外因中找出主导因素,即矛盾的主要方面。
? 3 注意矛盾的转化
?(1)当主要的失效类型解决后,可能原来次要的失效类型上升为影响零部件寿命的主要矛盾,或者出现新的失效类型;
?(2)当对某一零部件进行结构或工艺改进后,该零部件容易失效的薄弱环节转移,对此要有预见。
1 失效分析
?(1) 失效及失效研究的内涵
?机电元器件(或零件) 、设备、装置或系统统称为机电产品。机电产品丧失规定功能的现象称为失效,对可修复产品通常也称为故障。产品是否失效,主要是在使用(包括检验) 中考察。在失效研究中,针对具体失效事件的技术活动一般可分为三个层次:失效诊断、失效预测和失效预防。其中失效诊断是失效研究的核心,失效预测
和预防则是失效研究的目的。失效诊断是失效发生以后的研究,失效预测和预防则是事前的。
(2) 失效分析、事故分析、废品分析和状态诊断
失效分析是对进入商品流通领域后发生故障的分析;对导致产品无法修复的严重失效的分析也称为事故分析;对进入商品流通领域前发生的质量问题的分析则称为废品分析。失效分析、事故分析和废品分析均是指事后的分析,三种分析所采用的方法基本一致。状态诊断则是针对可能的主要失效模式、原因和机理的在线、适时和动态的诊断。
(3) 失效模式、原因和机理诊断
失效研究的首要任务之一就是失效诊断。失效诊断是失效研究的基础,其准确与否决定了失效研究的成功与否。失效诊断的目的是要诊断出失效的模式、原因和机理,从而为采取预防措施指明方向和提供依据。失效模式是指失效的表现形式,一般可理解为失效的类型。失效模式诊断是失效研究首当其冲的重要问题,具有“定向”的意义。失效模式常可分为一级失效模式、二级失效模式和三级失效模式。一般要求诊断到“二级”甚至“三级”。
?失效模式诊断得越具体和越准确,对失效原因诊断的准确性和预防措施制定的针对性就越有指导价值。失效模式诊断一般从现场残骸分析(失效件断口、裂纹、痕迹和变形等) 、零件制造工艺、显微组织和力学性能分析、结构和受力分析、工况和使用环境分析及失效模拟等方面入手,其中首断件(肇事件) 的残骸分析是最重要的诊断依据,也是目前使用得最多和最好的一个方面。
?失效原因是指酿成失效事故的直接关键因素。失效原因也可分为一级、二级和三级失效原因。一级失效原因一般指酿成该失效事故的首先失效件(肇事件) 失效的直接关键因素处于投入使用过程中的哪个阶段或工序(如设计原因、制造原因、使用原因和环境原因等) ;二级失效原因是指一级失效原因中的直接关键原因。失效原因的诊断是失效研究的核心和关键。失效机理的诊断是指对失效的内在本质、必然性和规律性的研究,是对失效性质认识的理论升华和提高。失效机理是内因和外因共同作用而最终导致失效事件发生的热力学、动力学和机构学,即失效内在的必然性和固有的规律性。
(4) 失效分析、预测和预防
失效分析是分析诊断失效的模式、原因和机理,研究采取补救、预测和预防措施的技术活动和管理活动。失效预测可以分为安全状况预测、剩余寿命预测和累积失效概率(可靠度) 预测等三个层次的内容。失效预防则应包括失效的工程预防、失效(或安全) 法规或标准的制定或修改,以及失效(或安全) 数据库和专家系统的建立和应用。
(5) 失效学
研究机电产品失效的诊断、预测和预防理论及技术和方法的交叉或综合的分支学科。失效学是一个正在发展中的新兴学科,由失效诊断学、失效预测学和失效预防学三部分组成。失效学的实践基础是对大量的失效事故模式、原因和机理的定性、定量的分析诊断和随后行之有效的预测预防的工程实践经验的积累和总结;失效学的技术和方法基础是现代检测仪器,可靠性技术和工程方法;失效学的理论基础是近代材料学、力学和化学对断裂失效、腐蚀失效、磨损失效及其混合型的失效模式和机理的深入研究。
(6) 失效模式、原因和机理的诊断
与失效有关的失效对象、失效现象和失效环境统称为失效信息。表1 列出了5 大类16 项共52 种失效信息。每一种失效信息都是失效的一个特征,反映影响失效的某个因素或条件;综合几种失效信息可以诊断出失效的模式,进而推断出失效的原因和机理。反之,也可认为某一特定的失效模式、原因和机理总要表现出一些相应的失效信息(特征) 。因此,可以建立通过失效事件本身反映出来的失效信息来诊断失效模式、原因和机理的失效诊断系统,帮助进
行失效研究。
2 安全
无危则安,无损则全。“安全”顾名思义,指没有危险,不受威胁,不出事故,没有受伤,完整无损,平安健康。安全的反义词是灾害。灾害是对人类生命、财产和生存条件造成危害性后果的各种变异现象的总称。
鉴于安全的内涵及其外延不断的深化和扩大,安全的概念成为一个动态的、发展的,带有全局性、关键性和战略性的问题,安全与社会经济发展之间的关系越来越紧密依赖和互为制约,因此与安全有关的安全文化、安全科学、安全技术、安全管理、安全经济和安全伦理等也将应运而生和蓬勃发展,其重要性也日益突出,安全不再是人类被动的追求目标状态,而且将对经济社会和政治发展起反转的促进作用。
3 失效分析与安全的相互关系
?失效分析预测预防是安全工作的需求,积极的失效分析预测预防工作对安全工作具有促进作用,对保证安全具有不可替代的作用;安全工作离不开失效分析预测预防,是失效分析预测预防科学存在、发展的基础。两者具有相互依赖共同发展的特点。
?可以认为,失效分析预测预防加上监察就是安全工作。
4 结语
?(1) 失效分析预测预防是认识客观事物本质和规律的逆向思维过程,是推动高科技发展的积极因素之一,是变失效为成功的必由之路。
?(2) 失效分析预测预防具有“原则性”———客观性、公正性和科学性,整个失效分析过程必须坚持八
?个原则。
?(3) 安全的重要性日益突出,各学科在研究安全问题时存在大量共性问题,公共安全应成为一级学科。
?(4) 安全与全面建设小康社会及可持续发展战略之间存在十分密切的关系,应当与人口、资源和环__境一样把安全列为我国的一项基本国策。
?(5) 失效分析可以预防事故、保安全和促进机电装备的发展。
?(6) 失效分析大有作为。
失效分析的思路和诊断
失效分析的思路与诊断 第二章失效分析的思路 第一节常用的几种失效分析思路 一、“撤大网”逐个因素排除法
二、以设备制造全过程为一系统进行分析 任何一个设备都要经历规划、设计、选材、机械加工（包括铸、锻、焊等工艺）、热处理、二次精加工（研磨、酸洗、电镀）和装配等制作工序，如果失效已确定纯属设备问题，还可对上述工序逐个进一步分析，包括以下容： 1.设计不当 （1）开孔位置不当造成应力集中； （2）缺口或凹倒角半径过小； （3）高应力区有缺口； （4）横截面改变太陡； （5）改变设计，没有相应地改变受力状况； （6）设计判据不足； （7）计算中出现过载荷； （8）焊缝选择位置不当，以及配合不适当等； （9）对使用条件的环境影响，未做适当考虑； （10）提高使用材料的受力级别； （11）刚性和韧性不适当； （12）材料品种选择错误； （13）选择标准不当； （14）材料性能数据不全； （15）材料韧脆转变温度过高； （16）对现场调查不充分，认识不足就投入设计； （17）与用户配合有差错。 2.材料、冶金缺陷 （1）成分不合格； （2）夹杂物含量及成分不合格； （3）织组不合格； （4）各种性能不合格； （5）各向异性不合格； （6）断口不合格； （7）冶金缺陷（缩孔、偏析等）； （8）恶化变质； （9）混料。
3.锻造等热加工工艺缺陷 （1）折叠、夹砂、夹渣； （2）裂缝； （3）锻造鳞皮； （4）流线分布突变或破坏； （5）晶粒流变异常； （6）沿晶氧化（过烧）； （7）氧化皮压入； （8）分层、疏松； （9）带状组织； （10）过热、烧裂； （11）外来金属夹杂物； （12）缩孔； （13）龟裂； （14）打磨裂纹； （15）皱纹。 4.机械加工缺陷 （1）未按图纸要求； （2）表面粗糙度不合格； （3）倒角尖锐； （4）磨削裂纹或过烧； （5）裂纹； （6）划伤、刀痕； （7）毛刺； （8）局部过热； （9）矫直不当。 5.铸造缺陷 （1）金属突出； （2）孔穴； （3）疏松； （4）不连贯裂纹； （5）表面缺陷； （6）浇注不完全； （7）尺寸和形状不正确； （8）夹砂、夹渣； （9）组织反常； （10）型芯撑、冷铁。
过程失效模式及后果分析程序OK
1.目的 1.1确定与产品相关的过程潜在失效模式。 1.2确定制造或装配过程中失效的起因，确定减少失效发生或找出失效条件的过程控制变量。 1.3编制潜在失效模式分析表，为制造部及技术部等部门采取纠正和预防措施提供对策。 2.适用范围 适用于新产品、产品变更及应用环境发生变更时的样品试作、批量生产。 3.定义 3.1 PFMEA：由负责制造的工程师/小组为确保尽最大可能考虑并记录潜在的失效模式和相关 的原因/机理而使用的分析技术。 3.2过程流程图：指对某一产品预期的制造过程的早期描述。 3.3控制计划(QC工程表)：是对控制零件和过程的系统的书面描述。 3.4在失效分析中，首先要明确产品的失效是什么，否则产品的数据分析和可靠度评估结果 将不一样，一般而言，失效是指： 3.4.1在规定条件下（环境、操作、时间）不能完成既定功能。 3.4.2在规定条件下，产品参数值不能维持在规定的上下限之间。 3.4.3产品在工作范围内，导致零组件的破裂、断裂、卡死等损坏现象。 3.5客户：一般是指“最终使用者”，但也可以是后续的或下一制造装配工序，以及服务工作。 4.职责 4.1 PFMEA制订：产品开发课 4.2 PFMEA审查：APQP小组 4.3 PFMEA核准：技术部经理/管理者代表
5.作业程序 6.相关文件 6.1记录管制程序 FT-QP-003 6.2产品品质先期策划程序 FT-EP-012 6.3文件与资料管制程序 FT-QP-001 7.使用表单
7.1潜在失效模式及后果分析TR-014-02-A0 7.2过程流程图TR-014-03-A0 8.附件 1、FMEA编号 编号方法如下： ××××─××× 流水号 年份 2、项目名称 依据5.1中所确定的分析项目填入该过程（工序）、名称、编号。 3、过程责任部门 填入产品制造部门和生产线。 4、编制者 填入负责编制FMEA的人员姓名、电话及所在部门名称。 5、产品型号 填入将要分析的产品和/或零部件型号。 6、关键日期 填入初次FMEA预定完成的日期，该日期不应超过计划开始生产的日期。 7、FMEA日期 填入编制FMEA初稿的日期及最新修订的日期。 8、主要参加人 列出参与或执行此项工作的各部门负责人姓名。 9、过程功能/要求 简单描述被分析的过程或工序，说明该工序过程或工序的目的，工序过程包括多个具有不同失效模式的工序，应把这些工序作为独立过程列出处理。 10、潜在失效模式:指过程中可能发生的不符过程要求和/或设计意图的形式，是对其具体工 序不符合要求的描述，它可能是引起下道工序的潜在失效模式，也可能是上一道工序潜 在失效的后果。在过程FMEA准备中，应假定提供的附件、毛坯是合格的。 11、潜在失效后果:是指失效模式对客户的影响，客户可以是下一道工序、后续工序或工位、 代理商、最终用户，当评价潜在失效后果时，应依据客户可能注意到的或经历的情况来 描述失效后果，对最终用户来说失效的后果应一律用产品（或系统）的性能来描述（如 噪音大、漏油、卡死、侵蚀等）若客户是下一道工序或后续工序/工位，失效的后果应 用工艺/工序性能来描述（如无法装配、危害操作者、工艺基准误差大等）。 12、严重度:是潜在失效模式对客户的影响后果的严重程序的评价指标。严重度仅适用于失 效的后果，分为1∽10级，其严重程序按下表予以评价选定：
失效分析处理流程失效分析处理流程
Take the market need as the guidance,Take the technical innovation as the motive. 内容: ?失效分析处理流程 ?生产伙伴的失效分析设备 ?昊宏失效分析设备情况 ?仓库条件
生产控制分析（24小时） 芯片设计失效分析（24小时） QA 部门成立问题分析小组 （12小时） 接收客户投诉信息（24小时）要求流片、封装、测试公司做失效分析试验（由供应商控制） 客户 市场部补货发出(12小时) 初步失效分析（48小时） FAE 提供解决方案（72小时） 输出失效分析报告(12小时)方案一方案二 方案三 记录失效分析过程，给出明确的失效分析结论和改进措施 SOP5 SOP2 SOP3 SOP4SOP1 SOP6 解决芯片设计失效(根据设计周期确定) SOP7 ｝ SOP8
接收客户投诉信息 SOP1 1.QA部收到客户正式的产品投诉后，应填写《产品失效信息表》 1.1投诉反馈内容必须完整，至少应包括以下内容 1.1.1填写投诉表序号、顾客名称/代号、产品的编号； 1.1.2投诉何种缺陷或问题； 1.1.3对应的出货日期及出货数量； 1.1.4不良率有多少（或提供批量及不良数）； 1.1.5顾客方在什么环节发现该问题。 1.2必要时，须包括以下内容 1.2.1顾客是否对产品进行了试验或特殊处理； 1.2.2如果顾客有进行试验或特殊处理，须了解客户的试验条件及 处理过程； 1.2.3顾客的组装工艺。 1.3如有附件/样品，须在反馈表上注明 1.3.1“有附件/样品”字样； 1.3.2在附件/样品上标识相应的投诉序号； 1.3.3如分析后需要把样品返还顾客，请注明“需返还顾客”字 样，并注明返还流程。
各类材料失效分析方法
各类材料失效分析方法 Via 常州精密钢管博客 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。 失效分析流程 图1 失效分析流程 各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析 PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。
图2 PCB/PCBA 失效模爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段· 无损检测： 外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 显微红外分析(FTIR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(X PS) 二次离子质谱分析(TOF-SIMS)· 热分析：· 差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA) 导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试： · 击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移· 破坏性能测试： 染色及渗透检测
2 电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。 图3 电子元器件 失效模式 开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等 常用手段· 电测：连接性测试电参数测试功能测试 无损检测： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 制样技术： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析： 光学显微分析技术 扫描电子显微镜二次电子像技术 表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 俄歇电子能谱分析(AES)
失效分析思路_张峥
理化检验-物理分册PTCA(PART:A PH YS.T EST.)2005年第41卷3专题讲座 失效分析思路 FAILURE ANA LYSIS M ETH ODOLOGY 张峥 (北京航空航天大学材料学院,北京100083) 中图分类号:T B303文献标识码:E文章编号:1001-4012(2005)03-0158-04 失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。 有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1失效分析思路的内涵 世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是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 收稿日期:2005-02-07 作者简介:张峥(1965-),男,教授,博士生导师。境统称为失效信息)分别加以考察,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,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、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。 在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如/顺藤摸瓜0,即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;/顺藤找根0,即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;/顺瓜摸藤0,即从过程中的终点结果出发,不断由过程的结果推断其原因;/顺根摸藤0,即从过程起始状态的原因出发,不断由过程的原因推断其结果。再如/顺瓜摸藤+顺藤找根0 /顺根摸藤+顺藤摸瓜0/顺藤摸瓜+顺藤找根0等。 # 158 #
失效分析
失效分析 第三章失效分析的基本方法 1.按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法：（1）审查设计（2）材料分析（3）加工制 造缺陷分析（4）使用及维护情况分析 2.系统工程的分析思路方法：（1）失效系统工程分析法的类型（2）故障树分析法（3）模糊故 障树分析及应用 3.失效分析的程序：调查失效时间的现场；收集背景材料，深入研究分析，综合归纳所有信息 并提出初步结论；重现性试验或证明试验，确定失效原因并提出建议措施；最后写出分析报告等内容。 4.失效分析的步骤：（1）现场调查①保护现场②查明事故发生的时间、地点及失效过程③收集 残骸碎片，标出相对位置，保护好断口④选取进一步分析的试样，并注明位置及取样方法⑤询问目击者及相关有关人员，了解有关情况⑥写出现场调查报告（2）收集背景材料①设备的自然情况，包括设备名称，出厂及使用日期，设计参数及功能要求等②设备的运行记录，要特别注意载荷及其波动，温度变化，腐蚀介质等③设备的维修历史情况④设备的失效历史情况⑤设计图样及说明书、装配程序说明书、使用维护说明书等⑥材料选择及其依据⑦设备主要零部件的生产流程⑧设备服役前的经历，包括装配、包装、运输、储存、安装和调试等阶段⑨质量检验报告及有关的规范和标准。（3）技术参量复验①材料的化学成分②材料的金相组织和硬度及其分布③常规力学性能④主要零部件的几何参量及装配间隙（4）深入分析研究（5）综合分析归纳，推理判断提出初步结论（6）重现性试验或证明试验 5.断口的处理：①在干燥大气中断裂的新鲜断口，应立即放到干燥器内或真空室内保存，以防 止锈蚀，并应注意防止手指污染断口及损伤断口表面；对于在现场一时不能取样的零件尤其是断口，应采取有效的保护，防止零件或断口的二次污染或锈蚀，尽可能地将断裂件移到安全的地方，必要时可采取油脂封涂的办法保护断口。②对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。③在潮湿大气中锈蚀的断口，可先用稀盐酸水溶液去除锈蚀氧化物，然后用清水冲洗，再用无水酒精冲洗并吹干。④在腐蚀环境中断裂的断口，在断口表面通常覆盖一层腐蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往是非常重要的，因而不能轻易地将其去掉。 6.断口分析的具体任务：①确定断裂的宏观性质，是延性断裂还是脆性断裂或疲劳断裂等。② 确定断口的宏观形貌，是纤维状断口还是结晶状断口，有无放射线花样及有无剪切唇等。③查找裂纹源区的位置及数量，裂纹源的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源是单个还是多个，在存在多个裂纹源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等。④确定断口的形成过程，裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等。⑤确定断裂的微观机理，是解理型、准解理型还是微孔型，是沿晶型还是穿晶型等。⑥确定断口表面产物的性质，断口上有无腐蚀产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。 7.断口的宏观分析（1）最初断裂件的宏观判断①整机残骸的失效分析；②多个同类零件损坏的 失效分析；③同一个零件上相同部位的多处发生破断时的分析。（2）主断面（主裂纹）的宏观判断①利用碎片拼凑法确定主断面；②按照“T”形汇合法确定主断面或主裂纹；③按照裂纹
失效分析知识点
失效分析知识点 第一章概论 1.失效的定义：当这些零件失去其应有的功能时，则称该零件失效。 2.失效三种情况： （1）.零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等从而完全丧失其功能； （2）.零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等； （3）.零件能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。 3.失效分析定义：对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动。也就是研究失效的特征和规律，从而找出失效的模式和原因。 4.失效分析过程：事前分析（预防失效事件的发生）、事中分析（防止运行中设备发生故障）、事后分析（找出某个系统或零件失效的原因）。 5.失效分析的意义： （1）.失效分析的社会经济效益：失效将造成巨大的经济损失；质量低劣、寿命短导致重大经济损失；提高设备运行和使用的安全性。 （2）.失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高； （3）.失效分析有助于分清责任和保护用户（生产者）利益； （4）.失效分析是修订产品技术规范及标准的依据； （5）.失效分析对材料科学与工程的促进作用：材料强度与断裂；材料开发与工程应用。 第二章失效分析基础知识 一.机械零件失效形式与来源： 1.按照失效的外部形态分类： （1）过量变形失效：扭曲、拉长等。原因：在一定载荷下发生过量变形，零件失去应有功能不能正常使用。 （2）断裂失效：一次加载断裂（静载荷）：由于载荷或应力超过当时材料的承载能力而引起； 环境介质引起的断裂：环境介质和应力共同作用引起的低应力脆断； 疲劳断裂（交变载荷）：由于周期作用力引起的低应力破坏。 （3）表面损伤失效：磨损：由于两物体接触表面在接触应力下有相对运动，造成材料流失所引起的一种失效形式； 腐蚀: 环境气氛的化学和电化学作用引起。 （4）.注：断裂的其他分类 断裂时变形量大小：脆性断裂、延性断裂； 裂纹走向与晶相组织的关系：穿晶断裂、沿晶断裂； 2.失效的来源：
失效分析常见思路
失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。 有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1 失效分析思路的内涵 世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是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、失效环境统称为失效信息)分别加以考察,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,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、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。 在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如“顺藤摸瓜”,即以失
过程潜在失效模式及其后果分析程序(PFMEA)分析
过程潜在失效模式及其后果 分析程序 （PFMEA） 编制： 审核： 批准： 生效日期： 受控标识处： 发布日期：2007.9.14 实施日期：2007.9.14 1.0 目的 确定与产品和过程相关的潜在的失效模式和潜在制造或装配过程失效的机理/起因，评价潜在失效对顾客产生的后果和影响，采取控制来降低失效产生频度或失效条件探测度的过程变量和能够避免或减少这些潜在失效发生的措施。
2.0 范围 适用于公司用于汽车零组件的所有新产品/过程或修改过的产品/过程及应用或环境发生变更的原有产品/过程的样品试制和批量生产。 3.0 引用文件 下列文件中的条款通过本程序的引用而成为本程序的条款。凡是注日期的引用文件，其随后的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本程序，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本程序。 3.1 ISO/TS16949：2002《质量管理体系—汽车行业生产件与相关服务件的组织实施ISO9001：2000的特殊要求》。 3.2 《潜在失效模式及后果分析参考手册》（第3版，2001年7月） 3.3 《产品实现策划程序》 3.4 《文件控制程序》 3.5 《质量记录控制程序》 4.0 术语及定义 4.1 FMEA：指Process Failure Mode and Effects Analysis（过程失效模式及后果分析）的英文简称。由负责制造/装配的工程师/小组主要采用的一种分析技术，用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理已得到充分的考虑和论述。 4.2 失效：在规定条件下（环境、操作、时间），不能完成既定功能或产品参数值和不能维持在规定的上下限之间，以及在工作范围内导致零组件的破裂卡死等损坏现象。 4.3 严重度（S）：指一给定失效模式最严重的影响后果的级别，是单一的FMEA范围内的相对定级结果。严重度数值的降低只有通过设计更改或重新设计才能够实现。 4.4 频度（O）：指某一特定的起因/机理发生的可能发生，描述出现的可能性的级别数具有相对意义，但不是绝对的。 4.5 探测度（D）：指在零部件离开制造工序或装配之前，利用第二种现行过程控制方法找出失效起因/机理过程缺陷或后序发生的失效模式的可能性的评价指标；或者用第三种过程控制方法找出后序发生的失效模式的可能性的评价指标。 4.6 风险优先数（RPN）：指严重度数（S）和频度数（O）及不易探测度数（D）三项数字之乘积。 4.7 顾客：一般指“最终使用者”，但也可以是随后或下游的制造或装配工序，维修工序或政府法规。 5.0 职责 5.1项目小组负责过程失效模式及后果分析（PFMEA）的制定与管理。 6.0工作程序 6.1、当顾客或公司有需求和要求时，项目组依《产品实现策划程序》在生产用工装准备之前，在可行性阶段或之前进行过程失效模式及后果分析（PFMEA），经项目组长核准。如顾客有要求时，过程失效模式及后果分析（PFMEA）必须提交顾客评审和批准。 6.1.1 针对新产品，项目组将建立和制订其单独的过程失效模式及后果分析（PFMEA）；针对常规产品（即：老产品、），项目组根据其系列分类、相同的工艺流程/过程和相同的产品/过程特性（特别是其相同的产品/过程特殊特性）建立和制定其通用的过程失效模式及后果分析（PFMEA）。 6.1.2 项目组应列出产品生产过程流程图的清单，过程失效模式及后果分析（PFMEA）从产品整个过程的流程图开始，该产品的流程图应确定与每一工序相关的产品/过程特性。如果有的话，相应的设计FMEA中
失效分析的思路与诊断
失效分析的思路与诊断 Prepared on 22 November 2020
失效分析的思路与诊断 第二章失效分析的思路 第一节常用的几种失效分析思路 一、“撤大网”逐个因素排除法
任何一个设备都要经历规划、设计、选材、机械加工（包括铸、锻、焊等工艺）、热处理、二次精加工（研磨、酸洗、电镀）和装配等制作工序，如果失效已确定纯属设备问题，还可对上述工序逐个进一步分析，包括以下内容： 1.设计不当 （1）开孔位置不当造成应力集中；
（2）缺口或凹倒角半径过小； （3）高应力区有缺口； （4）横截面改变太陡； （5）改变设计，没有相应地改变受力状况； （6）设计判据不足； （7）计算中出现过载荷； （8）焊缝选择位置不当，以及配合不适当等； （9）对使用条件的环境影响，未做适当考虑； （10）提高使用材料的受力级别； （11）刚性和韧性不适当； （12）材料品种选择错误； （13）选择标准不当； （14）材料性能数据不全； （15）材料韧脆转变温度过高； （16）对现场调查不充分，认识不足就投入设计； （17）与用户配合有差错。 2.材料、冶金缺陷 （1）成分不合格； （2）夹杂物含量及成分不合格； （3）织组不合格； （4）各种性能不合格； （5）各向异性不合格； （6）断口不合格； （7）冶金缺陷（缩孔、偏析等）； （8）恶化变质； （9）混料。 3.锻造等热加工工艺缺陷 （1）折叠、夹砂、夹渣； （2）裂缝； （3）锻造鳞皮； （4）流线分布突变或破坏； （5）晶粒流变异常； （6）沿晶氧化（过烧）； （7）氧化皮压入； （8）分层、疏松； （9）带状组织； （10）过热、烧裂； （11）外来金属夹杂物； （12）缩孔； （13）龟裂； （14）打磨裂纹； （15）皱纹。 4.机械加工缺陷 （1）未按图纸要求； （2）表面粗糙度不合格；
失效分析的思路与诊断
失效分析的思路与诊断失效分析思路 第一节常用几种失效分析思路 一、“撤大网”逐个因素排除法 表2-1 事故管理责任
二、以设备制造全过程为一系统进行分析 任何一个设备都要经历规划、设计、选材、机械加工（包括铸、锻、焊等工艺）、热处理、二次精加工（研磨、酸洗、电镀）和装配等制作工序，如果失效已确定纯属设备问题，还可对上述工序逐个进一步分析，包括以下内容： 设计不当 开孔位置不当造成应力集中； 缺口或凹倒角半径过小； 高应力区有缺口； 横截面改变太陡； 改变设计，没有相应地改变受力状况； 设计判据不足； 计算中出现过载荷； 焊缝选择位置不当，以及配合不适当等； 对使用条件环境影响，未做适当考虑； 提高使用材料受力级别； 刚性和韧性不适当； 材料品种选择错误； 选择标准不当； 材料性能数据不全； 材料韧脆转变温度过高； 对现场调查不充分，认识不足就投入设计； 与用户配合有差错。 材料、冶金缺陷 成分不合格； 夹杂物含量及成分不合格； 织组不合格；
各种性能不合格； 各向异性不合格； 断口不合格； 冶金缺陷（缩孔、偏析等）；恶化变质； 混料。
锻造等热加工工艺缺陷折叠、夹砂、夹渣；裂缝； 锻造鳞皮； 流线分布突变或破坏；晶粒流变异常； 沿晶氧化（过烧）；氧化皮压入； 分层、疏松； 带状组织； 过热、烧裂； 外来金属夹杂物； 缩孔； 龟裂； 打磨裂纹； 皱纹。 机械加工缺陷 未按图纸要求； 表面粗糙度不合格；倒角尖锐； 磨削裂纹或过烧； 裂纹； 划伤、刀痕； 毛刺； 局部过热； 矫直不当。
铸造缺陷 金属突出； 孔穴； 疏松； 不连贯裂纹； 表面缺陷； 浇注不完全； 尺寸和形状不正确；夹砂、夹渣； 组织反常； 型芯撑、内冷铁。
机械零部件失效分析的方法和步骤
第一章机械零部件失效分析的方法和步骤 1、失效分析与机械设计的关系 机械产品丧失其规定功能的事件称为机械产品的失效。失效常发生在产品使用过程中，也发生在试运转过程中，甚至可能发生在使用前的存放过程中。以同类产品使用寿命期内失效事件总数为基数的统计数据表明，寿命早期失效率较高，晚期的失效率也较高，而中期较长时间的失效率很低，典型的失效率曲线呈浴盘状曲线。机械产品的早期失效案例尤其值得重视。它们常常暴露出设计和制造工艺中各种的欠缺和不当，及时的失效分析有利于改进和提高产品的质量。晚期失效分析反应出机械产品耗损期的诸多病端失效分析有利于提高产品的使用寿命。 针对机械产品失效案例进行的技术和管理活动称为失效分析。失效分析的主要内容是查明失效的具体原因（失效诊断）和提出预防和补救措施（失效对策）。失效分析的主要目标是防止同类失效事件的再次发生和提高产品质量。 机械产品的恶性失效事故造成重大经济损失，甚至人员伤亡，例如飞机坠落，大型机组毁坏，大型压力容器爆炸，这种特大事故发生后，通常开展大规模的调查活动。如果确认或怀疑事故是由机械零部件失效而造成，就会进行一系列失效分析活动，包括各种试验和研究工作。由于领导部门重视，投入较大，研究工作深入，常能达到预期目标。 中、小型失效事件或事故，也应该进行相应的失效分析活动。而各单位和厂家对于所发生失效事件的重视程度有很大的差异。有一些厂家极重视其产品的失效案例，买回典型的失效零部件，进行认真分析研究。许多设计师经常调查所设计机械设备使用中失效情况，作为改善设计的重要依据。“失败乃成功之母”，概略地说明了失效分析与机械设计间的关系。2、机械产品失效分类 机械产品失效分类有两种主要系统：按照失效类型分类；按照失效原因分类。 机械产品失效类型有五大类：变形、断裂、腐蚀、磨损和老化。还可以进一步细分为更多的类型，断裂失效可分为塑性断裂、脆性断裂、环境促进断裂和高温断裂。还有一些复合的失效类型，例如微动腐蚀疲劳是磨损、化学腐蚀和疲劳断裂的综合。 机械产品失效原因分为四大类：设计不当、制造工艺不当、材料冶金缺陷和使用操作失误。每一类中都有其具体原因，例如制造工艺不当可能涉及切削加工、热处理、电镀或装配的具体工艺。确定失效原因是一项复杂的工作，涉及的学科门类宽广；当机械设备毁坏严重时，查找证据困难；失效原因认定涉及到事故责任单位和责任，经常发生争议和互相推诿。失效分析是依据试验结果和证据作出结论，失效分析工作者必须坚持客观性和公正性。 上述四类失效原因也可分为两类。前三类原因都与机械产品品质有关，由机械设计和制造单位负责，简称为机械失效。操作原因造成的失效，一般与产品品质无直接因果关系，由产品的使用单位负责。 对于各类机械产品的失效原因，有关领导部门或研究单位会发布一定时期内各类失效原因的统计数据，可供参考。例如：美国空军发布的一项3824次飞机失效事件统计时，操作原因占41%，机械失效约占43%，气象原因占3%，不明原因占13%。 3、失效分析的步骤 失效分析的实施步骤旨在保证这项活动顺利的进行和完成。下面推荐通用的失效分析实施步骤，可供参考。由于每个失效事件的重要程度和规模大小不同，对失效分析的要求和步骤也会有所不同。 3．1 收集背景资料和侦查失效现场 失效现场必须注意保护，等待有关人员进行侦查。失效现场的一切证据应该维持原状，完整无缺和真实不伪，这是保证失效分析顺利进行的先决条件。对于公路和铁路事件，由于要保持交通顺畅需要采取一定措施，但是保护失效现场的原则仍需执行。
失效分析步骤
高铁及轨道交通轴承失效分析方法 洛阳轴研科技股份有限公司 概述 高速铁路作为现代社会的一种新的运输方式，在安全、快捷、经济、环保等方面都具有比较明显的优势。进入新世纪以来，中国铁路决定将高铁及轨道交通等客运高速作为实现现代化的一个主要方向。依照自主创新，中国高铁从无到有，经过十多年的高速铁路建设，我国高速铁路运营总里程将突破1.3万公里，同时我国轨道交通技术装备逐步提高并实现了国产化，但作为基础精密件的轴承，我国目前主要依靠进口。高速铁路客车轴承的高可靠性性及长寿命要求，一致制约着我国高铁轴承的研发。近年来，出于对研发、运行安全以及经济等多方面的考虑做了大量的高铁及轨道交通轴承的失效分析。通过失效分析，找出故障产生的原因，并采取有效措施进行预防和控制，防止突发性事故的出现，把故障造成的损失降低到最低，从而提高产品使用的安全可靠性，充分发挥其价值，这是一项十分重要的工作。 1．失效分析的概念 轴承在运转一定时间后，由于制造、安装、使用、维护等方面的原因使其丧失（或局部丧失）规定功能，从而导致故障或不能正常工作的现象称为失效。 失效有以下几种形式： （1）完全不能工作。如零件材料的疲劳、断裂等； （2）仍然可以继续工作，但已不能得到预期令人满意的性能。如轴承运转时的工作温度上升、振动和噪声增加等； （3）已经不能保证可靠或安全的继续使用，必须拆卸进行修理。 按照一定的方法分析失效的性质和发生原因、研究失效的处理方法和预防措施的技术及管理活动被人们称之为失效分析。 “失效”与“废品”具有不同的含义，“废品”是不符合技术规范、标准和图纸要求的而又不能返修利用的产品。“失效”的产品不一定是“废品”，而“废品”也谈不上失效。轴承的失效按其寿命可分为正常失效和早期失效两种。分析工作主要是针对早期失效的轴承，找出其失效的原因，提出改进措施，以提高轴承运转的寿命和可靠性。
失效分析常用仪器
失效分析常用工具介绍 透射电镜（TEM） TEM一般被使用来分析样品形貌（morhology），金相结构（crystallographic structure）和样品成分分析。TEM比SEM系统能提供更高的空间分辨率，能达到纳米级的分辨率，通常使用能量为60-350keV的电子束。 与TEM需要激发二次电子或者从样品表面发射的电子束不同，TEM收集那些穿透样品的电子。与SEM一样，TEM使用一个电子枪来产生一次电子束，通过透镜和光圈聚焦之后变为更细小的电子束。 然后用这种电子束轰击样品，有一部分电子能穿透样品表面，并被位于样品之下的探测器收集起来形成影像。 对于晶体材料，样品会引起入射电子束的衍射，会产生局部diffraction intensity variations，并能够在影像上非常清晰的显现出来。对于无定形材料，电子在穿透这些物理和化学性质都不同的材料时，所发生的电子散射情况是不相同的，这就能形成一定的对比在影像观察到。 对于TEM分析来说最为关键的一步就是制样。样品制作的好坏直接关系到TEM能否有效的进行观察和分析，因此，在制样方面多加努力对于分析者来说也是相当必要的工作。 扫描声学显微镜 集成电路封装的可靠性在许多方面要取决于它们的机械完整性.由于不良键合、孔隙、微裂痕或层间剥离而造成的结构缺陷可能不会给电性能特性带来明显的影响,但却可能造成早期失效.C模式扫描声学显微镜(C—SAM)是进行IC封装非破坏性失效分析的极佳工具,可为关键的封装缺陷提供一个快速、全面的成象.并能确定这些缺陷在封装内的三维方位.这一C—SAM系统已经在美国马里兰州大学用于气密性(陶瓷)及非气密性(塑料)IC封装的可靠性试验。它在塑料封装常见的生产缺陷如:封装龟裂、叶片移位、外来杂质、多孔性、钝化层龟裂、层间剥离、切断和断裂等方面表现出 俄歇电子（Auger Analysis ）
软件故障的常见原因分析和处理方法
软件故障原因分析 1软件不兼容 有些软件在运行时与其他软件有冲突，相互不能兼容。如果这两个不能兼容的软件同时运行，可能会中止程序的运行，严重的将会使系统崩溃。比较典型的例子是杀毒软件，如果系统中存在多个杀毒软件，很容易造成系统运行不稳定。 2非法操作 非法操作是由于人为操作不当造成的。如卸载程序时不使用程序自带的卸载程序，而直接将程序所在的文件夹删除，这样一般不能完全卸载该程序，反而会给系统留下大量的垃圾文件，成为系统故障隐患。 3误操作 误操作是指用户在使用计算机时，误将有用的系统文件删除或者执行了格式化命令，这样会使硬盘中重要的数据丢失。 病毒的破坏。计算机病毒会给系统带来难以预料的破坏，有的病毒会感染硬盘中的可执行文件，使其不能正常运行；有的病毒会破坏系统文件，造成系统不能正常启动；还有的病毒会破坏计算机的硬件，使用户蒙受更大的损失。 4软件的参数设置不合理。 一个软件特别是应用软件总是在一个具体用户环境下使用的，如果用户设置的环境参数不能满足用户使用的环境要求，那么用户在使用时往往会感觉软件有某些缺陷或者故障。文档在编辑过程中都可以正常显示．但是打印出来总是一张白纸。经过检查，发现故障计算机的Word 系统设置了蓝底白字功能。在编辑时无法发现任何异常（因为是蓝色背景）．但是在打印时．白纸上面是无法显示白字的．因此也就导致了故障现象的发生。
软件故障排除方法 1安全模式法 安全模式法主要用来诊断由于注册表损坏或一些软件不兼容导致的操作系统无法启动的故障。安全模式法的诊断步骤为，首先用安全模式启动电脑，如果存在不兼容的软件，在系统启动后将它卸载，然后正常退出；接着再重新启动电脑，启动后安装新的软件即可，如果还是不能正常启动，则需要使用其他方法排除故障。这也是最常用的方法。 2软件最小系统法 软件最小系统法是指从维修判断的角度能使电脑开机运行的最基本的软件环境，即只有一个基本的操作系统环境，不安装任何应用软件，可以卸载所有的应用软件或者重新安装操作系统即可。然后根据故障分析判断的需要，安装需要的应用软件。使用一个干净的操作系统环境，可以判断故障是属于系统问题、软件冲突问题，还是软、硬件间的冲突问题。该方法适合于系统安装的软件较少的时候使用。 3程序诊断法 针对运行环境不稳定等故障，可以用专用的软件来对计算机的软、硬件进行测试，如3DMark、WinBench 等，根据这些软件的反复测试而生成的报告文件，我们就可以比较轻松地找到一些由于系统运行不稳定而引起的故障。该方法相对比较专业，一般使用者无法顺利进行操作。 4逐步添加/ 去除软件法 逐步添加软件法，以最小系统为基础，每次只向系统添加一个软件，来检查故障现象是否发生变化，以此来判断故障软件。逐步去除软件法，正好与逐步添加软件法的操作相反。该方法也是较常用的方法之一。
材料失效分析方法
材料失效分析方法 材料的断裂和腐蚀是材料失效中最常见的两种形式。这两种失效在工程实际中经常会造成极大的破坏和损失。分析和判断出材料失效的原因，同时找出有效的预防措施，防止类似的失效重复发生，是工程实际中经常遇到的难题。 材料失效分析需要应用机械、力学、物理、化学、数学、电子技术等多方面知识，需要借助现代分析测试技术，从宏观到微观，从定性到定量，从单项到综合的系统性分析。 材料失效的类型多种多样，所以，进行失效分析的思路和方法也不一样。以金属件为例，国际上比较公认的分析步骤和顺序是美国的Brooks失效分析程序和ASM失效分析程序。这两套分析程序实质上是相同的，可以相互替代。Brooks失效分析程序说明如下： （一）失效情况的描述以技术文件的形式记述失效的历史情况。如失效的特征过程、失效件的原设计要求以及失效件的使用情况和环境。特别是有关的照片资料和多媒体资料。 （二）裸眼观察失效件失效后的总体形貌应记入上述文件，而且必须进行断口表面或其他重要的失效特征的保护，不得造成损害。 （三）机械设计分析（应力分析）当失效件是重要的承重构件时，应进行强度分析（应力分析），正确评估其承载能力或其他力学性能。这有助于确定失效件是否具有足够的尺寸和合适的形状，以满足设计要求，从而可能找出失效的原因。（四）化学成分设计分析据此可考察材料的力学性能、工艺性能和抗腐蚀性能。（五）制造过程及其各工艺环节分析错误的加工工艺过程往往是导致失效的主要原因，如不合格的原材料、各种热加工工艺的错误和机加工、磨削的错误等等。（六）宏观断口形貌检查在裸眼和低倍放大下检查断口表面时，往往可以发现明显的形貌特征，可按照断裂特征和载荷性质之间的关系来推断断裂的模式。（七）微观断口分析包括断口显微形貌（断口组织）试验和局部化学成分试验，以此确定断裂机理。通常都是采用电子显微镜分析。
第1章 失效分析基本概念及方法分解
第一章失效分析基本概念及方法 失效分析最早有史料记载的是在公元前2025年由巴比伦国王汉莫拉比撰写的法典中，而真正把失效分析作为仲裁事故的法律手段和提高产品质量的技术手段是应用于1862年建立了世界上第一个锅炉监察局。失效分析走上系统化、综合化、理论化的新阶段是从20世纪中叶，随着微电子技术的异军突起开始的。 1.1失效分析基本概念 各类机电产品的机械零部件、微电子元件和仪器仪表等以及各种金属及其他形成的构件（工程上习惯地统称为零件，以下简称零件）都具有一定的功能，承担各种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的动作等。当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件发生了失效。 失效分析的信息，客观上能够反映机械失效的起始、发展、变化和完成的全过程，以及导致这一失效运动的内、外原因和条件等等，通过与失效事件有关的各种途径传出，经过失效分析人员运用各种必要、可能的调查、检验等科学技术手段（借助科学仪器）等接收，产生回溯反馈，在人类已有失效规律和知识的基础上，就能较完整地在认识或实践上再现失效的全过程。失效事件中的信息量，是由每个具体的失效过程所决定的，而接收这种失效信息多少，则取决于失效分析人员的专业水平和失效分析的科学技术水平。 零件失效即失去其原有功能的含义包括三种情况： （1）零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等，从而完全丧失其功能。 （2）零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等。 （3）零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。如经过长期高温运行的压力容器及其管道，其内部组织已经发生变化，当达到一定的运行时间，继续使用就存在开裂的可能。 国家标准GB3187-82中定义： “失效（故障）——产品丧失规定的功能。对可修复产品，通常也称为故障。”该定
失效分析程序简述
失效分析程序简述 机械失效常常会出现多个机件发生失效，特别是机械事故发生的时候，往往 有大量机件同时遭到破坏，情况相当复杂，而失效原因也错综复杂、多种多样。因 此,需要有正确的失效分析思路和合理的失效分析步骤。失效分析的实施步骤和 程序旨在保证失效分析顺利有效地进行，但是机械产品的失效常常是千变万化， 很难制定一个统一的失效分析程序。因此，其细节的制定应根据失效事件的具体 情况（失效设备的类型及其失效的严重性等）、失效分析的目的与要求（是为机理 研究、技术改进，还是为法律仲裁等）、以及有关合同或法规的规定来决定。 下面介绍一般通用的失效分析实施步骤和程序，原则上可供参考和引用。图1示 出了推荐的失效分析实施步骤和程序的流程图。 图1失效分析实施步骤和程序 1 1 . L r : U? ■■■ 制订先效分忻讣划 1 按荐先牧井析讣划 H ' ---- 垛合评定分靳銷果 暑 研陀补救描施和用骑描II 起型先效分松报皆 评审光融分祈擢吿 1 提出％鴉峥析探宵 各经济邹门、単产甜门.IW 侮门、顿育誣门凰社会公 金 " （化損餐为利益〉
1 保护失效现场保护失效现场的一切证据,维持原状、完整无缺和真实不伪, 是保证失效分析得以顺利有效地进行的先决条件。失效现场的保护范围视机械设备的类型及其失效发生的范围而定。 2 失效现场取证和收集背景材料失效现场取证应由授权的失效分析人员执行, 并授权收集一切有关的背景材料。失效现场取证可用摄影、录像、录音和绘图及文字描述等方式进行记录。 失效现场取证所应注意观察和记录的项目主要有: (1) 失效部件及碎片的名称、尺寸大小、形状和散落方位。 (2) 失效部件周围散落的金属屑和粉末、氧化皮和粉末、润滑残留物及一切可疑的杂物和痕迹。 (3) 失效部件和碎片的变形、裂纹、断口、腐蚀、磨损的外观、位置和起始点表面的材料特征, 如烧伤色泽、附着物、氧化物和腐蚀生成物等。 (4) 失效设备或部件的结构和制造特征。 (5) 环境条件(失效设备的周围景物、环境温度、湿度、大气和水质) 。 (6) 听取操作人员及佐证人介绍事故发生时情况(录音记录) 。 在观察和记录时要按照一定顺序, 避免出现遗漏。例如观察和记录时由左向右、由上向下、由表及里和由低倍到高倍等。 所应收集的背景材料通常有: (1) 失效设备的类型、制造厂名、制造日期、出厂批号, 用户、安装地点、投入运行日期、操作人员、维修人员、运行记录、维修记录、操作规程和安全规程。 (2) 该设备的设计计算书及图纸、材料检验记录、制造工艺记录、质量控制记录、验收记录和质量保证合同及其技术文件, 还有使用说明书。 (3) 有关的标准、法规及其他参考文献。 (4) 收集同类或相似部件过去曾发生过的失效情况。 3 制定失效分析计划 只有极少数的情况下, 通过现场和背景材料的分析就能得出失效原因的结论。大多数失效案例都需根据现场取证和背景材料的综合分析结果来制定失效分析计划, 确定进一步分析试验的目的、内容、方法和实施方式。