焊接结构可靠性及失效分析
可靠性分析--失效分析-PPT
失效分析的对象可以是一个完整的电子产品设备，一块 单板也可以是一个元器件，但制定分析程序的基本原则 是一致的。如下：
先方案后操作 先安检后通电 先弱点后强点 先静态后动态 先外部后内部 先宏观后微观
先外设后主机 先电源后负载 先一般后特殊 先公用后专用 先简单后复杂 先主要后次要 先断电后换件 先无损后破坏 最后一定要对每一项工作做好认真的笔记，以提高失效分
• 失效分析
失效分析(Failure Analysis)的定义
失效分析是通过对失效的元器件进行必要的电、物 理、化学检测，并结合元器件失效前后的具体情况 进行 技术分析，以确定元器件的失效模式、失效机 理和造成 失效的原因。 失效分析既要从本质上研究元器件自身的 不可靠性 因素，又要分析研究其工作条件、环境应力和 时间 等因素对器件发生失效所产生的影响。 失效分析在 可靠性设计、材料选择、工艺制造和使 用维护等方面都 为有关人员提供各种科学依据。
提出预防措施及设计改进方法 根据机理分析，提出消除产生失效的办法和建议 反馈到设计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制 乃
至完全消除主要失效模式的出现
发挥团队力量，提出防止产生失效的设想和建议 包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和 条
件、使用方法和条件、质量控制和管等方面
失效模式就是元器件失效的表现形式 半导体器件：开 路、短路、无功能、特性退化(劣化) 一般通过观察或 电性能测试就能发现
确定失效机理，需要选用分析、试验和观测设备对失效 样品 进行仔细分析，验证失效原因的判断是否属实。
有时需要用合格的同种元器件进行类似的破坏性试验， 观察 是否产生相似的失效现象，通过反复验证。
以失效机理的理论为指导，对失效模式、失效原因进行 理论 推理，并结合材料性质、有关设计和工艺的理论及 经验，提 出在可能的失效条件下导致该失效模式产生的 内在原因或具 体物理化学过
焊接失效分析报告
焊接失效分析报告1. 引言焊接是一种常用的连接金属的方法，但在实际应用中，焊接接头可能会发生失效。
焊接失效可能会导致结构强度降低、漏气、裂纹等问题，给工程项目带来严重的安全隐患。
本报告旨在对焊接失效进行分析，并提出相应的解决方案。
2. 焊接失效类型根据焊接接头失效的特征和原因，我们可以将焊接失效分为以下几种类型：2.1 强度失效强度失效是指焊接接头的强度无法达到设计要求，无法承受工作负荷而发生破坏。
强度失效可能由焊接过程中的缺陷、焊接材料的选择不当、焊接接头的设计错误等因素引起。
2.2 漏气失效漏气失效是指焊接接头在使用过程中发生气体泄漏。
漏气失效可能由焊接过程中的不完全熔合、气孔、裂纹等缺陷引起。
2.3 腐蚀失效腐蚀失效是指焊接接头由于与外界环境的接触而发生腐蚀，导致焊接接头的性能下降。
腐蚀失效可能由焊接材料的选择不当、焊接接头表面处理不当等原因引起。
3. 焊接失效分析方法为了准确分析焊接失效并找出根本原因，我们可以采用以下方法：3.1 目视检查首先，我们可以对焊接接头进行目视检查，寻找明显的焊接缺陷，如气孔、裂纹、未熔合等。
通过目视检查，可以初步判断焊接失效类型。
3.2 金相分析金相分析是一种常用的材料分析方法，可以通过制备金属样品，并利用显微镜观察组织结构、晶粒大小等信息，从而判断焊接接头是否存在组织缺陷。
3.3 断口分析断口分析是一种通过观察焊接接头破坏面形态来判断焊接失效原因的方法。
不同类型的焊接失效，其断口形态也有所不同。
通过断口分析，可以初步确定焊接失效的原因。
3.4 化学分析化学分析是一种通过对焊接接头进行成分分析来判断焊接失效原因的方法。
通过化学分析，可以检测焊接接头中的杂质含量，从而找出导致焊接失效的原因。
4. 焊接失效解决方案根据焊接失效分析结果，我们可以采取以下解决方案：4.1 强度失效解决方案对于强度失效，我们可以采取增加焊接接头的尺寸、增加焊接材料的强度等方式来提高焊接接头的强度。
第四章_焊点疲劳失效机理可靠性评价方法-修订版
热疲劳失效的三个因素
焊点疲劳失效的三个重要因素 ① 热膨胀系数不匹配 ② 温度差 ③ 周期性工作 焊点疲劳失效过程： 温度变化导致的热应力---焊点应变（蠕变应变）---焊点金属学变化和疲
劳损伤----焊点开裂失效
焊点应力--------焊点材料特性
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a) 热膨胀系数（CTE）不匹配
4.3.4 焊点的失效分析
染色试验 金相切片分析 当菊花链的电阻超过20％或者电阻超过300欧姆时，器 件失效－－－如何能够准确定位到失效焊点 －－－从哪里判断焊点疲劳失效的特征
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染色渗透试验
原理 通过将样品置于染色液中，让染 色液渗透到有裂纹或孔洞的地方。 垂直剥离已经焊上的元器件，其引 线脚与焊盘将从有裂纹或孔洞等薄 弱界面分离，元器件分离后被染红 的焊点界面将指示该处在强行剥离 前存在缺陷，即焊点不良部位被检 测到。
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常用的温度循环加速试验条件
温度范围设置 Tmax：100℃ Tmin：0℃
高低温停留时间
有铅：10min 无铅：10min～30min 温度变化速率 <20°C/min 推荐10°C/min～15°C/min
常用的温度循环加速试验条件
IPC-9701
TC1 TC2 0°C+100°C (Preferred Reference) -25°C +100°C
全局不匹配
器件和PCB不同的热膨胀系数所导致； 由不同的热膨胀系数和温度产生； 全局热不匹配的范围一般为：2-14ppm/℃ 全局热不匹配通常较大：CTE 差大和对角线距离等都较大 全局不匹配将会导致周期性的应力应变，并导致焊点疲劳失效。
典型焊接失效模式及机理
1.1 焊接工艺原理
四种扩散形式： 表面扩散；晶内扩散；晶界扩散；选择扩散
1.1 焊接工艺原理
③ 合金化 冶金结合，形成金属间化合物IMC(Intermetallic Compound)。
典型焊接失效模式及机理
目录
1. 焊接原理及焊接工艺失效案例
1.1 焊接工艺原理 1.2 焊接工艺缺陷案例分析
3. 电化学迁移相关机理及失效案例
3.1 焊接过程中的化学反应 3.2 离子残留失效案例分析 3.3 电化学迁移失效机理
2. 焊点疲劳失效机理及评价方法
2.1 热疲劳失效 2.2 焊点疲劳寿命评价方法
1.2 典型焊接工艺失效案例分析
④ 机械过应力失效案例分析 避免应力失效： ➢ 增加焊点的强度（改变焊接材料、增加焊接面积、改善焊点润湿情况、改善IMC） ➢ 减少器件和板之间的相对位移（减少振动、冲击条件下的应力） ➢ 在振动应力强的情况下，增加支撑（点胶固定） ➢ 器件长轴和应力方向平行 ➢ 器件避开应力发生位置
4. 元器件典型工艺失效案例分析
4.1 电子元器件可靠性概述 4.2 电子元器件可焊性不良失效案例分析 4.3 塑封器件潮湿敏感损伤失效案例分析 4.4 器件锡须失效机理及案例分析 4.5 器件ESD失效机理及案例分析
1. 焊接原理及焊接工艺失效案例
1.1 焊接工艺原理
1.2 焊接工艺缺陷案例分析 ➢ 典型焊接工艺缺陷分析 ➢ 枕头效应失效案例分析 ➢ 焊点过应力失效机理机案例分析 ➢ 无铅PCB坑裂失效案例分析
1.1 焊接工艺原理
润湿的不同状态
焊点的最佳润湿角 15~45°
焊接结构疲劳失效的原因及改善措施办法总结
焊接结构疲劳失效的原因及改善措施办法总结焊接结构疲劳失效是指在长时间的使用过程中，由于受到重复载荷的作用，焊接接头或部件出现疲劳裂纹，最终导致结构失效。
焊接结构疲劳失效的主要原因包括材料质量、焊缝设计不良、焊接工艺不合理等。
下面将就这些问题逐一进行分析，并提出相应的改善措施和办法。
首先，材料质量是影响焊接结构疲劳失效的一个重要因素。
若使用的材料强度较低，容易发生疲劳失效。
此外，若材料存在明显的内部缺陷、气孔、夹杂物等，也会直接影响材料的力学性能，导致焊接接头的强度和疲劳性能下降。
为了改善这一问题，应首先确保选用的材料质量可靠，在焊接前进行严格的材料检查，杜绝存在缺陷的材料使用。
其次，可以通过热处理等方式来提高材料的力学性能和疲劳强度。
其次，焊缝设计不良也是导致焊接结构疲劳失效的原因之一、一般来说，焊缝的形状和大小应根据受力情况进行合理的设计，以保证焊接接头的强度和疲劳寿命。
若焊缝设计不当，容易导致应力集中或者应力分布不均匀，使得焊接接头容易产生裂纹。
改善这一问题的措施包括：合理选择焊缝的形状和尺寸，尽量减少应力集中区的存在；采用多道焊接的方式，提高焊缝的强度和疲劳寿命；增加过渡部位的长度，减小应力集中的程度。
此外，焊接工艺不合理也是导致焊接结构疲劳失效的一个关键因素。
焊接工艺的合理性直接影响焊接接头的质量和疲劳强度。
若焊接参数选择不当，焊接过程中存在较大的热输入或者冷却速度过快等问题，容易导致焊接接头产生裂纹。
为了改善这一问题，应根据焊接接头的特点和使用条件，选择适当的焊接工艺参数。
同时，在焊接过程中，要严格执行焊接规程，保证焊接接头的质量和性能。
综上所述，改善焊接结构疲劳失效的措施和办法包括：选择优质的材料，确保材料的质量可靠；进行合理的焊缝设计，减少应力集中和应力分布不均匀的问题；合理选择焊接工艺参数，保证焊接接头的质量和疲劳强度。
此外，为了及时发现焊接结构的裂纹，可以采用无损检测技术进行定期检查，及时发现问题并采取相应的维修措施。
焊接结构的失效及断口分析
中图分类号 ：
文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ： ０ ９ ３ （０ ７ Ｏ １ ９— ７５ ２０ ）５—０９ Ｏ ０ ０ ８一 ３
焊接结 构 的失 效 可 能 造成 重 大 或 灾难 性 事 故 ，
刻 面” 组成 的 。 因此 ， 据 这 个宏 观 形貌 很 容 易判 别 根
维普资讯
２０ ０ ７年 ｌ ０月 第２ ３卷第 ５ 期
皖 西学 院学 报
Ｊｕ ｎ ｌ ｆ ｅ ｔ ｈ ｉＵ ｉｅｓ ｙ ｏ ｒ ａ ｓ Ａｎ ｕ ｎｖ ｒｉ ｏＷ ｔ
Ｏｃ ．， ０ ７ ｔ ２０ Ｖｏ ． ３ ＮＯ． １２ ５１２ 脆性 断裂断 口的宏观和 微观 分析 ．
舌状 花样 是解 理 断裂 的典型 特征 之一 ， 的电子 它
形貌 特征 为舌 头状 ， 舌状 花样在 钢 铁材 料 中往往成 组 脆性断裂断 口在宏观上有小刻面和放射状或人 出现 ， 断面 上 的“ 头 ” 凸 起 的 ， 另 一相 匹配 的 在 舌 是 在 字 花样两种 形式 。脆 性 断 口穿 晶结 晶面 为解 理 面 ， 在
于韧性 断裂 ， 而且很 少 发 现 可 见 的 塑 性 变形 ， 断裂 之 相互汇合 ， 沿着裂纹扩展方 向观察， 便可以见到河流 前没 有明显 的征兆 ， 而是突 然发 生 。脆 性断 裂 断 口表 花样 。它是解 理 断 口最 突 出 的显微 形 貌 特 征 。河 流 面发亮 ， 呈颗粒 状 ， 于平直 类型 ， 在平 面应 变 状 态 属 是 花样在裂纹扩展时倾 向于合并， 并指明了解理裂纹 的 下发生的。同时 ， 脆性 断裂是 在低应 力条件下发 生 局部扩展方向， 其相反方向为裂纹源的位置。 的， 因而这 种断裂 往往 带来恶 性事 故 和 巨大损 失 。
可靠性分析 失效分析
确定失效模式
一般通过观察或电性能测试可以确定。
通过立体显微镜检查，观察失效样品的外观标志是 否完整、 是否存在机械损伤、是否有腐蚀痕迹等；
利用金相显微镜和扫描电子显微镜等设备观察失效 部位的 形状、大小、位置、颜色，机械和物理结构、物理特性等， 准确的描述失效特征模式。
通过电特性测试，判断其电参数是否与原始数据相 符，分 析失效现象可能与失效样品中的哪一部分有关；
电容器常见的失效模式和失效机理
电容器常见的失效模式和失效机理
半导体器件常见的失效模式和失效机理
半导体器件常见的失效模式和失效机理
半导体器件常见的失效模式和失效机理
半导体器件常见的失效模式和失效机理
明确分析对象 失效分析首先要明确分析对象及失效发生的背景。
使用者： 记录下失效元器件的失效现象、失效时的环境条 件、在系 统的位置和作用以及经历等。
分析者： 了解失效发生时的状况，初步确定失效发生的阶 段通过外观检查、电学检测以及显微镜光学观 察确认失效现象 。在条件许可的情况下，尽可能的 复现失效进行复验，以明确分析对象是否确实失效， 避免无效的工作。
提出预防措施及设计改进方法 根 Nhomakorabea机理分析，提出消除产生失效的办法和建议 反馈到设计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制 乃
至完全消除主要失效模式的出现
发挥团队力量，提出防止产生失效的设想和建议 包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和 条
件、使用方法和条件、质量控制和管理等方面
判断失效原因
根据失效模式、材料性质、制造工艺理论和经验，
结合观察到的相应失效部位的形状、大小、位置、颜色以及 化学组成、物理结构、物理特性等因素。
螺母凸焊失效分析报告
螺母凸焊失效分析报告开始写内容：本次螺母凸焊失效分析报告旨在分析螺母凸焊失效的原因，以及提出相应的解决方案。
以下将对失效案例进行详细描述，并进行分析。
失效案例描述：在某工程项目的装配过程中，发现一批已焊接螺母的零件出现了失效现象。
具体表现为，螺母与基板的凸焊处出现脱落和松动，导致装配中的结构不稳定。
这一失效现象严重影响了产品的使用寿命和性能。
失效分析：经过对失效零件的分析和试验，发现失效的主要原因是焊接工艺不当导致的焊点强度不足。
具体分析如下：1. 材料选择问题：初步分析表明，焊接螺母和基板所选用的材料并不匹配。
材料强度差异较大，导致焊点处的应力不均匀分布，易导致焊点脱落。
2. 焊接参数不合理：焊接过程中，焊接参数设置不合理，导致焊接温度过高或过低，影响焊点的强度和密封性。
此外，焊接时间过短也会导致焊点质量下降。
3. 焊接工艺不规范：焊接工艺操作不规范，如焊接机器的摆放不正确、焊接过程中的振动或冲击等，都可能导致焊点结构松动。
解决方案：为解决螺母凸焊失效问题，我们提出以下解决方案：1. 材料选择优化：重新评估螺母和基板的材料匹配性，选择相匹配的材料，以提高焊点的强度和耐久性。
2. 焊接参数优化：根据材料特性和焊接要求，调整焊接参数，确保适当的焊接温度、时间和压力，提高焊接质量。
3. 焊接工艺规范化：制定严格的焊接工艺规范，明确操作要求和流程。
同时，加强对焊接工艺的培训和监控，确保操作人员掌握正确的焊接技术。
结论：通过对螺母凸焊失效案例的分析，我们发现焊接工艺不当是导致螺母凸焊失效的主要原因。
为了提高产品的质量和性能，我们将采取上述解决方案，优化材料选择、焊接参数和焊接工艺，以确保焊点的强度和稳定性。
这将有助于预防类似失效事件的再次发生，提高产品的可靠性和安全性。
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课程教学大纲介绍-主要学习内容
3.焊接结构服役安全性及剩余寿命评估评价
断裂力学基础 焊接结构脆性和延性断裂 焊接结构的疲劳强度 焊接结构的脆断安全性评价
焊接结构的剩余寿命评估
4.焊接结构的失效分析
失效分析的思路与分析方法 焊接结构失效特征及分析 焊接缺欠的评定实例
核心教学目的：
掌握断裂力学在焊接结构可靠性评估中的运用方法。
1.2.2影响焊接结构可靠性的主要因素
焊接缺欠（明确“缺欠”与“缺陷”的差 别） 焊接应力（静载、疲劳、尺寸稳定性、机 加工精度、受压稳定性、应力腐蚀） 焊接变形 焊接接头的组织和微区力学性能（恶化） 应力集中 服役载荷特征（高低温、疲劳、静载、腐 蚀）
1.2.3焊接结构的主要失效形式
1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法 自卸车承载后销轴短期疲劳失效-解决方案
解决方案：改变焊缝位置、降低应力集中
1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法
举例7：电机转轴短期疲劳失效 （断轴）
解决方案：降低焊接应力和应力集中
1.4焊接结构可靠性学习重点与分析思路
1.4.1各类失效事故统计 制造中验收不合格：
断口照片 焊缝根部未熔合、
预热温度低-应力高
1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法
自卸车承载后销轴短期疲劳失效
设计缺陷-应力集中大导致销轴根部短期疲劳断裂
1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法 自卸车承载后销轴短期疲劳失效-解决方案
有限元建模分析是本案例核心方案
-解决结构设计（焊接应力、应力集中）及焊接工艺问题
320mm
车体侧墙板结构
地板结构
底架结构 11
高速列车事故直接反映出的问题
德 国 韩 国
1）由于结构制造质量方面的原因导致的早期疲 劳失效甚至灾难事故时有发生；
2）科研工作还不够深入，远远不能满足结构安 全可靠运行的迫切需求 ； 3）疲劳载荷的复杂性、焊接制造过程的不确定 性和接头性能的损失； 4）复杂焊接结构的受力分析方面还是与之相适 应的结构优化设计方面，目前的研究工作积累严 重不足，失效案例反映出的相关问题特别突出。
设计不合理（未合理考虑焊接过程的不利影响）、材料或焊接接 头性能测试不合格
*2）制造后服役前验收不合格：
尺寸超标、缺陷超标、残余应力超标 **3）服役过程中的可靠性分析与早期（非预期）失效 脆断、疲劳、腐蚀、蠕变—分析失效原因，提出解决方案，进入 评估流程。
***评估流程：缺陷检测、接头性能测试、受力分析、安全性评 定、服役寿命评估、优化结构、重新评估直至满足要求。
1.4.2焊接结构失效分析与安全可靠性的内容
1）焊接结构的构造特点：设计、制造； 2）焊接缺欠与缺陷：种类、危害性等级；
3）失效分析一般步骤及断口分析：脆断与疲劳；
4）焊接结构服役可靠性的断裂力学评价
a. 脆断安全性
5）典型案例分析。
b.服役寿命评估理论与方法
1.4.3结构可靠性断裂力学研究（评定）思路
焊接应力过高、焊接变形超标（导致附加应力、或无法进入下一工 序制造、裂纹、组织恶化） 服役失效：
1、疲劳：占80-90%，焊接缺陷（裂纹等）、应力集中（设计 缺陷）、焊接应力、组织恶化； 2、韧断与脆断：约5%，焊接缺陷、低温、冲击载荷、应力与 组织状态恶化； 3、蠕变：高温失效。 4、环境失效：（腐蚀、应力腐蚀或腐蚀疲劳），可使失效速率 提高100-1000倍。
Paris公式
安全性水平
裂纹容限
剩余寿命水平
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1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法
举例1：焊接变形问题引发泄露及其控制
KM6真空容器制造安装技术
1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法
KM6真空容器焊接变形控制-保证真空度、防泄漏
(1)材质为0Cr18Ni9 (2) 主容器 : 立式圆柱形，直径 12m ，高 22.4m 。壁厚 22mm 。 (3)辅容器:卧式圆柱形，直径7.5m，长15m，壁厚20mm。
举例5：水轮机转轮结构短期疲劳失效
焊接应力引发转轮叶片断裂问题、损失巨大
焊接缺欠的分析与对策（实例）
转轮结构装配焊接（组焊）前上冠与下环定位
2.4.2焊接缺欠的分析与对策（实例）
在上冠与下环之间组装点固叶片
“哈电机”水轮 机转子的焊接
破坏位置：上冠进水端或下环出 水端离熔合线30-50mm的叶片上开裂
结构材料测试 力学性能测试
断裂韧性 屈服强度 杨氏模量
结构受力分析
有限元数值模拟 焊接残余应力 动应力
热物理参数测试
线膨胀系数、 热导率、比热
确定危险部位
SINTAP/FITNET安全性评定
FAD图
剩余寿命评估
Paris公式
安全性水平
裂纹容限
剩余寿命水平
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典型失效事故拆解分析及解决问题的思考方法
1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法
举例6：自卸车承载后横梁短期疲劳失效
结构设计不合理、焊缝布局不合理引发短期失效
1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法 自卸车承载后横梁短期疲劳失效
自卸车承载后横梁短期疲劳失效
结构设计不合理、焊缝布局不合理、焊接工艺执行不规范引发断裂
结构设计 缺陷--应 力集中大
课程教学大纲的介绍-主要参考文献
课程主要教材： 《焊接工程缺欠分析与对策》陈伯蠡编著，机械工业出版社， 《焊接结构断裂行为及评定》霍立兴编著，机械工业出版社。 主要参考文献： 《焊接手册》第三卷.“焊接结构”，中国机械工程学会焊接学会 编，机械工业出版社 《焊接结构疲劳强度》（德）D.拉达伊 著，机械工业出版社
焊接结构的可靠性评价及失效分析
授课时间：2015年春季 授课单位：哈工大 材料学院焊接系 （先进焊接与连接国家重点实验室）
课程教学大纲介绍-主要学习内容
1.绪论、失效案例分析
结构可靠性含义 失效事故危害性的概述 2.焊接接头与焊接缺欠 介绍焊接缺欠与缺陷的定义 焊接接头的构造特点 焊接缺欠的种类及影响 焊接缺欠的容限规范与对策
度210mm，采用机器人焊接
•轨道交通工具：高速列车
•工程机械：起重机、挖掘机、吊车、自卸车
焊接结构应用的重要工业领域
焊接结构“非预期”失效形式
工程事故和结构的短期失效大多与缺陷及应力载荷 作用直接相关，仅结构脆断和疲劳失效两项造成的 损失占发达国家国民经济总产值10%。举例： 1、交通；高速列车的断裂失效 2、压力容器：泄露和爆炸事故频发 3、石油天然气管道：裂纹、泄露 4、能源动力：水轮机、锅炉、核电设施的断裂 5、航天、重型机械、国防武器、船舶的脆断与疲劳
焊接结构安全可靠性得到信赖
1）多学科交叉及材料、设备的发展为制造优质焊接结构奠定基础
2）焊接冶金理论进展改进焊接性能
3）焊接结构理论的发展是设计更科学合理，适应不同的工作条件 4）质量控制标准及“合用性”准则使质量和经济性得到保证
1.2安全性、可靠性含义及分析流程
1.2.1焊接结构可靠性的含义与构成
失效原因分析 应力的影响
o 工作应力的影响 o 焊接应力的影响
材质的影响 水轮机转子设计及制造的影响
o 结构设计的影响 o 应力集中的影响
1-上冠
2-叶片
3-下环
o 焊接顺序的影响
裂纹 裂 纹
岩滩转轮
李家峡转轮
水轮机短期失效开裂位置
焊接缺欠的分析与对策
水轮机服役开裂裂纹
可靠性丧失及其解决方案概述
高速列车的制造要求与服役可靠性之间矛盾-轻量化与承载能力的矛盾
高速列车设计中要求结构轻，降低能耗，提 高效能。结构轻量化设计的途径：
主体结构采用轻合金材料如铝合金 ； 大量采用型材保证结构刚度 ； 采用焊接加工方式提高生产效率和减少材料的消耗并实现灵 活设计和制造。
370mm
980mm
1.3失效事故危害性及其解决方案的思考方法
KM6真空容器变形控制
制造难度 KM6真空容器是空间环境模拟器的核心设备。其结构复杂，建设周期短， 制造安装技术难度大。KM6真空容器结构庞大，无法整体运输，主要大件 的最终成形和组焊，都必须在现场进行。 变形控制方案 采用预留间隙控制周长、分段退焊、短段加分段退焊及下厚上薄的焊接 工艺控制法兰面外变形和面内角变形的方案。为制定正确的容器装配焊 接顺序和工艺过程，进行了相应的数值模拟，最终成功地控制了焊接变 形。保证了容器的精度和真空密封，焊接变形控制技术方面达到了国际 先进水平，真空试验一次调试合格，真空度指标优于美国和俄罗斯，经 三次“神舟”号飞船测试实际证明，完全满足使用要求。其中，直径12m 精加工大法兰焊后平面度小于0.10mm/m，法兰整体平面度 1.57mm/m，其 焊接精度达到国际领先水平。 获奖情况
课程学习达到的目标
掌握焊接结构满足“合于使用”的原则和保证 构件的不发生失效事故的基本思考方法 掌握焊接结构失效分析的手段 掌握工程问题的科学思考方法、技术解决方案、 实现构想的正确步骤 深刻体会创新思维的培养和形成过程
1、绪论、可靠性评估的一般流程
1.1焊接结构重要性
•航天：不锈钢、铝合金、钛合金制造发动机、高压容器、大推力火箭
日 本
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事故分析：疲劳载荷导致裂纹和局部断裂
材料、设计、制造、 服役条件均存在不足。 面临的核心问题是： 或者不能有效保证结 构的可靠性和安全性， 或者为偏于安全而不 能有效减轻结构重量 和降低制造成本。
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焊接结构的优势
焊接结构生产容易实现“高效益、低成本”的要求
1）设计灵活； 2）节省材料，费用低； 3）制造过程高效率，适应迅速变化的工程需要。
发动机-钛合金结构，KM6、KM8-不锈钢与碳钢结构