3失效分析经典案例-设计缺陷案例
由现象可以看到：
¾ 与低亮无关 ¾ 与基极电流大小有关 ¾ 与高亮的启动有关
——高亮的启动状态
¾ 与高亮工作后的结果有关 （与高亮的时间间隔长短有关）
——温度 ¾ 每个灯均工作在大电流状态
——电流流向，电流增大的道理
电路设计缺陷
电瓶+
103/250V 47μF/25V
2200μF/35V
R1
R2 220Ω
220Ω
SCR2
D4 M7
C1
R4* 2.7K
BT151-500R
SCR1
D1 M7
R5 51K
Q1 MMBT5401
BATT1 12V/7Ah
交流入～
BT151-500R
ACG
SCR3
Z1
MCR100-8
16V
Z2 13V
R6
1K R11
C2
D7 10A
1K/1210
设计缺陷
端口长线保护
XCS30XL分析启发
工程应用失 效与浪涌试 验失效表征 相同
工程失效属 于浪涌电压 －－脉冲大 电压击穿失 效
Pin102 重点防护
失效端口 Pin102
相同
Pin102相关外 围电路易引入 高压？
电路设计缺陷
开关部件（VDMOS）热失效： 9缓慢开启，开时极大功耗； 9开快后，还出现振荡又热烧毁。
VA/VB(输入)连接到航空插座 也属于”长线传输”
VA输入端(Pn11)
VA/VB输入端连 接到航空插座
C极 B极
烧毁点
Pin7输出驱动管形貌
CAN总线数据传输端口电压击穿
烧毁点
Pin7输出驱动管上烧毁形貌
烧毁点
Pin6输出驱动管形貌
鉴相器(ADF4108BCPZ)失效； 排查: 发现产品测试时，用来测试锁定指示的插头 J30J-15ZKP没有用工装固定，导致插头上自带的高 温导线金属内导反向体击穿裸露端碰到仪器（电缆或者产品） 的金属部位。
电路设计缺陷
小 能 量 电 压 击 穿
电路设计缺陷
原
新
旧版DEL系统 485通讯电路
DEG系统485 通讯电路
新版DEL系统 485通讯电路
细节的问题
对MOV直接放电 放电电压＝50V
MOV上的电压 峰峰＝31.4V 最大＝19.0V
Vz=10V
结论： MOV不能释放 nS级的脉冲
细节的问题
DEG系统 通讯线上干扰（V1） 对485作用的等效电路
D3
R7
R8
R9
100K 100K
R10* 7.5K
S1M
51K/1210
D2
交流入～
D5 10A
接地
S1M D6
10A
C4 103/400V
Q2 C3 MMBT5551
电路设计缺陷
汽车尾灯亮度异常
27.2V
7.5V
12V 25mA
（270Ω：45mA）
（650mA）
低亮度时电流在通路（红色箭头）
5W-47Ω电阻器，三只串连，对电容器充 电，充电时每只电阻器承受250V脉冲电 压，脉冲功率为1330W。在产品试验时失 效，表现为开路或阻值增大。
端口长线保护
XCS30XL 浪涌试验失效
设计缺陷
端口长线保护
控制措施：
通信接口IC端口保护措施：
数据传输线最容易产生浪涌电压，传输线越长，出现浪涌 电压的机会越大。
浪涌电压通常来自雷击、传输线路感应、线路漏电等。 485之类的接口芯片，其数据端口自身通常已经安排了端口 保护网络，但其保护能力受到芯片面积的限制，往往需要外部 保护才能有效预防传输线的浪涌电压。 长线传输的IC端口外部（电路上）一定要加强浪涌电压的释 放能力。通常使用瞬变二极管释放浪涌能量。另外，传输线路 的屏蔽，以及采用专用的数据传输线可降低线路受外界干扰而 产生浪涌电压（脉冲电压）。并确保有良好的接地。
DEL V
旧版DEL系统 通讯线上干扰（V1） 对485作用的等效电路
对通新
讯版
48 线
5作 用 的 等
上 干 扰 （
系 统
效
电 路
1）
细节的问题
结论： 100Ω与MOV串联，30V、nS级的脉冲 在MOV上的电压为5.4V。（约1/6）
通过100Ω对MOV放电 放电电压＝30V 100 Ω上的电压波形（24.6V）
脉冲大电压
失效物理技术
在产品设计中的应用
李少平 工业和信息化部电子第五研究所
元器件可靠性研究分析中心
2013
电路设计缺陷
失效分析技术在产品设计中的应用
• 电路设计缺陷引起的失效 • 匹配不当引起的失效 • 参数分布引起的失效 • 长线传输保护不当引起的失效 • 热设计不当引起的失效 • 固有机理和固有薄弱的防护 • 环境适应性考虑 • 结构问题
失效I-V
正常I-V
鉴相器
击穿点
怀疑: 交流电源使用的插线板接地不良导致测试系统机壳带电; 模拟: 引出端的高温导线金属内导体和仪器（线缆或者产品）的 金属部位接触; 模拟结果: 观察到PLL电路输出射频信号立即失锁，鉴相器的锁 定指示输出端为相应的LVTTL低电平(失效)。 鉴相器失效表现: 与现场调试试验雷同.
R= 100 Ω
细节的问题
结论： L1Ω与MOV串联，80V、nS级的脉冲 在MOV上的电压为10.4V。（约1/8） 通过L1对MOV放电 放电电压＝80V MOV上的电压波形（10.4V）
电路设计缺陷
结论： 9通讯线容易发生电压串扰 9瞬态抑制二极管不能
有效释放nS级外部浪涌脉冲 9通讯线路上的阻抗匹配
1 慢启动时间过长，引起开关管开启时过功率 2 开关管在开启时处于放电状态，存在振荡
电路设计缺陷
汽车尾灯亮度异常 现象：
• 低亮度无故障
• “异常亮”在：高亮后发生、高亮后 重新启动高亮时发生（高亮过程总 不跳变至异常亮）
• 基极回路电阻470Ω变为270 Ω， 异常下降，甚至消除
• 异常时电流异常增大—— 250mA→1200mA
电阻（100Ω）应在正 确的位置，但。。。 9通讯线上串联的小电感可 有效滤除高频干扰
细节的问题
现场通讯线上的电压波形 9峰峰＝42.6V 9最大＝24.8V
•同一机柜中 •通讯线长≈60cm •柜。门均接地 •线槽无动力线
波形出现在关机与系统功能转换时 系统稳定工作状态无异常波形
输出偏差
失效VA对-VS 良品VA对-VS
进一步: 长线端口的保护问题!!
设计缺陷
端口长线保护
1＃ Pin102端口 现场可编程门阵列 XCS30XL －工程失效
P102端口网络过压击穿，击穿形成的短路通路导致端口金属化连线过电烧毁
设计缺陷
端口长线保护
端口长线保护
设计缺陷
端口长线保护
Pin102端口
2＃
XCS30XL－工程失效
击穿
设计缺陷
最新失效经典案例分享
失效分析经典案例－设计缺陷失效
485通讯电路 设计缺陷案例
结论： 100Ω与MOV串联，30V、nS级的脉冲 在MOV上的电压为5.4V。（约1/6）
对MOV直接放电 放电电压＝50V
通过100Ω对MOV放电 放电电压＝30V 100 Ω上的电压波形（24.6V）
Vz=10V
4
功能 环境 极端条件 可靠性 维修性 测试性 安全性 保障性 …
温度应力 潮湿应力 振动应力 冲击应力 电磁应力 综合应力 软件运行 …
电应力 温度应力 …
可靠性因素
设计
样机
中试
试产
批产
老炼
使用
设计
物料
结构
工艺
原理 结构 元器件 容差 热 电磁兼容 防浪涌 装配工艺 …
暴露缺陷 完善设计： 原理 结构 物料 工艺
中国赛宝实验室 15
失效分析经典案例－电梯控制板失效
信息
电梯控制的PCBA，进口，对PCBA进行功能检测时， 100块板有20块板发生故障——占20％。 PCBA故障定位：所有故障的PCBA均发生在IC6（板 上位号）集成电路（CPLD）——同一器件 所有失效的CPLD均发生在Pin39，表现为与地（电 源负端）漏电、短路——同一引脚 怀疑：PCBA漏电，IC6漏电、损伤 PCB？ 焊接？ IC？ 过电？ 陷？ …
失效分析经典案例－设计缺陷失效
485通讯电路 设计缺陷案例
通过L1对MOV放电 放电电压＝80V MOV上的电压波形（10.4V）
现场通讯线上的电压波形 9峰峰＝42.6V 9最大＝24.8V
•同一机柜中 •通讯线长≈60cm •柜。门均接地 •线槽无动力线
典型增压器涡壳开裂失效案例分析
典型增压器涡壳开裂失效案例分析管奇贤董碧瑾杨亚宾蔺桂成(宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司,宁波315336)摘要:涡轮增压器处在高温㊁高压和高速运转的复杂工作状态下,承受着较高的瞬态热负荷,对制造的材料㊁零部件的结构及加工技术等都有较高的要求㊂由于汽油机排气温度很高,随着不同工况的变化,涡壳通常在400~900ħ高温交变热负荷下工作[1],高温㊁快速㊁大范围的温变工况致使热应力引起的涡壳开裂成为增压器常见的失效现象㊂采用计算机辅助工程(C A E)分析计算㊁材料耐温分析㊁微观组织质量评价与台架试验边界等方法,对涡壳开裂问题进行探讨,增加在新产品开发及试制过程中处理及改善此类问题的经验,从而减少产品开发的成本,缩短开发周期,对提升发动机的可靠性及耐久性具有重要意义㊂关键词:涡轮增压器;开裂;D5S材料0前言涡轮增压技术可有效提高发动机升功率及燃油经济性,特别是有助于满足日益严格的车辆排放标准法规,从而成为了汽车技术的焦点㊂本文通过对某机型涡轮增压器涡壳开裂失效案例进行研究,对其失效机理开展分析,从而制定改进措施,并进行了效果验证㊂1涡轮增压器涡壳开裂失效现象涡轮增压器在发动机台架耐久试验过程中经常会发生涡壳开裂现象㊂在本案例中,发动机在完成400h 冷热冲击试验后,研究人员发现废气阀座附近存在贯穿裂纹,开裂情况见图1㊂研究人员通过对涡壳开裂部位断面的S E M分析,得出开裂主要原因为热应力㊂2增压器涡壳开裂失效原因分析引起汽油机涡轮增压器涡壳开裂失效的原因一般是各种因素的综合结果,但根据实际案例经验的积累,基本可分为以下4大类:(1)涡壳结构设计缺陷㊂由于安装空间和其他连接部件的限制,涡壳外形结构复杂而导致涡壳开裂[2]㊂主要表现为结构设计不合理,整体壁厚设计不均匀,局部倒角㊁圆角过小,过渡突兀等,可结合计算机辅助工程(C A E)仿真分析等手段进行分析㊂图1耐久试验后涡壳开裂(2)产品铸造㊁热处理问题㊂考量微观组织质量,主要表现为涡壳热处理不满足要求或者无热处理,无法目视的铸造缺陷(砂眼㊁气孔㊁缩松㊁缺肉等),金相组织㊁孔隙率等微观质量问题㊂(3)标定排温控制㊂涡壳在运行过程中的稳态最高排温超过了材料本身的许用限值导致开裂㊂(4)试验边界,台架悬置不合理(带来异常振动等)㊂排气系统未按照设计要求布置,未采用柔性悬挂,台架散热不佳或无散热等㊂772020 NO.6汽车与新动力All Rights Reserved.综上,本文将重点围绕这4类导致涡壳开裂的典型原因进行分析论述㊂表1 D 5S 材料力学性能表项目性能要求化学成分/%CS iM nPST iM o N iM g C rɤ2.04.0~6.00.5~1.5ɤ0.05ɤ0.01--34~36-1.5~2.5石墨球化率ȡ90%,石墨球大小为6~8级基体奥氏体,少量碳化物机械性能抗拉强度ȡ370M P a ,延伸率ȡ10%,硬度130H B ~170H B2.1 涡壳介绍涡壳的流道曲面形状和外形结构复杂,影响涡壳开裂的因素较多,诸如流道设计结构㊁流道整体壁厚㊁涡轮外壳(W /G )凸台㊁涡壳材料等㊂本文所述增压器涡壳结构与排气歧管集成,材料采用高镍铸铁材料G G G -N i S i C r 35-5-2(以下简称D 5S )㊂安全使用温度约为920ħ,实际应用瞬态工况可以允许达到950ħ,持续时间一般应小于5s㊂材料的低热膨胀系数和稳定的金相组织有着较高重要性,它决定着涡壳在使用过程中的伸长㊁收缩和弯曲变形,材料具有较高的相变温度才能获得稳定的基体组织,以减小相变引起的热裂和变形[3]㊂该材料的力学性能见表1㊂2.2 热应力分析-校核涡壳结构设计2.2.1 裂纹原因分析在试验冷热过程中,由于受到材料热胀冷缩㊁壁厚不均㊁高温蠕变㊁振动及涡壳结构等因素的影响,会形成应力集中区,随着耐久试验的推进,应力集中区会产生裂纹㊂对于涡壳铸件来说,其壁厚一般为4~5m m ㊂均匀的壁厚将有利于涡壳的良好散热,也不容易产生热应力集中的情况㊂2.2.2 分析模型图通过模拟计算,评估涡壳热应力开裂风险并给出相应改进方案,分析流程按下文所述4点开展进行[4],并根据结果进行优化㊂(1)设定边界条件(基于有限元模型)㊂涡壳温度场负荷:气体换热系数和气体温度㊁环境热对流与辐射㊁模拟中间体冷却㊂涡壳热应力负荷:温度场㊁位移约束涡壳进气法兰[5];其中气体换热系数和气体温度通过计算流体力学(C F D )计算求得㊂(2)试验工况㊂模拟计算需加入台架试验的循环工况(冷热冲击),其示意图如图2所示㊂根据试验循环工况,排温最高出现在全速全负荷时候,模拟计算涡壳前废气排温怠速425ħ,额定功率点950ħ(实测数据)进行㊂图2 试验循环工况示意图(3)温度场分布㊂根据试验工况,得出各工况点下的涡壳温度场分布,可得出高温区域范围㊂涡壳温度场分布如图3所示㊂图3 涡壳温度场分布示意塑性应变分布:得出应变分布,业内考核通常采用等效塑性应变幅值(ΔP E E Q )来评价,涡壳内外部的考核标准根据实际有所差异,一般要求外部ΔP E E Q<0.1%㊂2.3 铸件微观组织质量对开裂的影响本试验采用高镍球墨铸铁(奥氏体镍抗球墨铸铁),高镍球铁一般含镍量为13%~36%㊂镍是强力的奥氏体稳定化学元素,可扩大奥氏体的存在区间,可以使基体在室温下获得稳定奥氏体组织[6-7]㊂高镍球铁具有优异的高温组织稳定性和抗氧化能力,下文从如78汽车与新动力All Rights Reserved.下几个微观组织方面进行论述㊂2.3.1碳化物金相组织中碳化物一般以粒状或网状分布较多,粒状要优于网状㊂如果碳化物呈网状分布的话,会降低材料的塑性㊂一旦出现了裂纹,则会大幅降低其抑制裂纹扩展的能力[8]㊂同时,铸件如果未采用热处理工艺,则其碳化物分布均匀性会相对较差㊂2.3.2显微缩松(孔隙率)一般而言,显微缩松越严重,说明铸造质量越差,其机械性能也就越差㊂根据涡壳具体部位的不同,对于孔隙率的评判标准也不大相同,关键放气阀座㊁涡壳舌口等功能部位要求严格,缩松目标为不大于2%,非功能区标准应控制在5%以下㊂2.3.3球化率球化率指标有着较高重要性,详见表2标准㊂在排气系统特别是在涡轮增压器涡壳的应用上建议为2级或者更高,即球化率大于90%㊂球化率级别越高,其机械性能越好,反之越差㊂另外,对石墨的大小也有要求,一般为6~7级㊂表2各类球铁应用温度值材料牌号基体组织应用温度/ħ铁素体球铁Q T420-15铁素体,珠光体含量ɤ5%,石墨球600~650高硅球铁-铁素体,珠光体含量ɤ5%,石墨球600~750硅钼球铁H i S i M oD C I铁素体,珠光体含量ɤ5%,石墨球650~820加钒硅钼球铁-铁素体,珠光体含量ɤ5%,石墨球ɤ850高镍球铁D5S㊁D4㊁D2奥氏体基体,石墨球化级别2~3级ɤ920 2.4标定排温控制对开裂的影响根据表2可知,D5S排温最高应不超过920ħ,可允许瞬时最高排温至950ħ㊂对于大负荷工况下的汽油机排温控制而言,通常的手段是采用加浓燃油喷射㊂因此在标定策略上必须以增压器涡壳材料耐温限值来约束标定的最高排温,以本研究的高镍球墨铸铁D5S为例,最高标定稳态排温必须限制在920ħ,此时过量空气系数λʈ0.79~0.80㊂2.5试验边界条件的控制对于试验边界条件的控制(台架布置的合理性),主要是通过散热及振动来关注㊂2.5.1振动加速度㊁振幅试验人员对台架耐久发动机排气系统振动加速度及振动幅值进行测试,在所有工况下的最大振动加速度最高可达12.5G,见图4㊂相比振动加速度,其振动幅值相对较小,其幅值为0.45m m,见图5㊂图4振动加速度图5振动幅值由此可以判断,过大的振动加速度将加剧涡壳开裂失效的风险㊂在可控范围内,加速度以及振幅均是越小越好[9]㊂2.5.2散热条件台架耐久试验不同于整车道路耐久试验,其全速全负荷工况恶劣,必须在排气侧加装额外的大功率散热风扇㊂综上分析,需要对此涡壳开裂案例进行整改,以达到规避风险的目标要求㊂3锁定本案例失效的主因根据上文可知,其热应力区域与本文故障增压器792020 NO.6汽车与新动力All Rights Reserved.涡壳开裂区域相吻合,热应力是其开裂的主要原因之一,详见图6塑性应变分布㊂图6 塑性应变分布D 5S 材料的耐温上限为920ħ,此故障件耐久试验并未对排温进行严格控制,详见图7㊂最高温度情况达到了950ħ,这是导致涡壳开裂的重要原因之一㊂图7 涡壳前废气排温曲线随着,研究人员对失效故障件切片进行微观组件检测,其孔隙率㊁碳化物含量偏高,可知微观质量缺陷为开裂主因之一,详见图8㊂显微缩松显示,碳化物含量偏高,且局部成网状分布,对机械性能产生影响,抑制裂纹扩展的能力大幅下降[8],详见图9㊂在试验室台架布置中,所有紧固支架㊁支撑点㊁散热风扇均已按照设计及试验要求安装,但是根据上述图8孔隙率以及显微缩松现象图9 100倍放大条件下的碳化物分布情况振动加速度的测量,振动加速度偏高㊂鉴于试验台架无法完全与整车布置一致,且台架悬置也已经按整车要求加装橡胶垫,因此振动加速度偏大不被纳入主因㊂失效故障增压器厂家设定的振动加速度标准为小于15G ,但针对非旋转部件(涡壳㊁中间壳等)的振动限值须根据实际项目应用情况测试,结果以满足使用要求㊁无共振为导向㊂4 改进措施及效果验证研究人员在偏薄区域增加壁厚,按5m m 的厚度考量,加大根部圆角,局部增设加强筋,优化涡壳三维(3D )造型,缓解热应力,详见图10㊂研究人员考虑优化微观结构,减少孔隙率㊁显微缩松,弱化碳化物㊂图11示出了改善后的结果,其已经满足功能区不大于2%,非功能区小于5%的目标要求㊂在失效案例整改的过程中,试验人员与铸造厂家交流了铸造工艺方面的几个要点:80汽车与新动力All Rights Reserved.图10优化前后3D 模型对比图11改善后的显微缩松分布示意图(1)炉料要求干净㊁无油污,杂质含量严格控制,浇冒口要抛丸处理;(2)严格控制开浇温度;(3)增加脱氧次数,提高抗氧化性[10];台架耐久排温监测,严格控制涡轮前废气温度,温度如达到920ħ会报警,温度如达到950ħ则会自动停机㊂通过上述整改措施,在后续的400h冷热冲击耐久试验中,开裂问题得到有效解决㊂5结论本文通过对涡轮增压汽油机涡壳台架耐久后开裂(贯穿裂纹)问题进行分析,围绕结构设计㊁涡壳材料㊁材料微观组织㊁排温㊁试验边界等方面开展详细的验证工作,最终开裂问题得到有效解决,从中得到如下结论㊂(1)涡壳结构的设计必须通过有限元分析研究,优化热应力集中部位结构,缓解热应力㊂(2)涡壳微观组织必须得到监控,根据不同材料制定相应的评价标准,同一批次保留样件,供后续分析㊁对比检测使用㊂(3)排温必须在涡壳材料许用温度限制以内,如采用果不能满足,则需要更换耐温更高的材料,如采用铸钢D I N1.4837材料㊂(4)台架振动带来的影响不可避免,尽可能通过结构优化及布置方式来减缓台架振动对排气侧的影响㊂参考文献[1]王泽华,许鹤皋,蒋兴国,等.汽车增压器涡轮壳材料研究[J].内燃机,1999(1):31-35.[2]蒋德明.高等内燃机原理[M].西安:西安交通大学出版社,1993.[3]王佳华.发动机排气歧管开裂失效分析[D].上海:同济大学机械与汽车工程学院,2009.[4]李红庆.杨万里,刘国庆,等.内燃机排气歧管热应力分析[J].内燃机工程,2005,26(5):81-84.[5]谷爱国.车用涡轮增压器涡壳流场分析[D].长春:吉林大学,2007.[6]金永锡,范仲嘉.高镍奥氏体球墨铸铁涡轮增压器壳体材质及工艺研究[J].铸造,2005,54(5):494-500.[7]陈平昌,黄志刚,肖理明,等.高镍奥氏体球墨铸铁高温性能研究[J].华中理工大学学报,1995,23(1):104-108.[8]球墨铸铁金相检验[S].G B/T9441-2009.[9]刑素芳,王现荣,王超,等.发动机排气系统振动分析[J].河北工业大学学报,2005,34(5):109-111.[10]中国机械工程学会.铸造手册(第1卷铸铁)[M].北京:机械工业出版社,1997.812020 NO.6汽车与新动力All Rights Reserved.。
设计失效分析DFMEA经典案例剖析
——六步搞定DFMEA表格
纲要 一：重大质量问题实例 二：DFMEA的重大作用 DFMEA的重大作用 三：DFMEA基本概念相关 DFMEA基本概念相关 四：DFMEA表格标准格式 DFMEA表格标准格式 五：DFMEA应用与表格制作实战 DFMEA应用与表格制作实战 六：趣例分享 七：豆浆机常见失效点分组讨论并作DFMEA练习 豆浆机常见失效点分组讨论并作DFMEA练习 分组讨论并作DFMEA
DFMEA •Design Failure Mode Effect Analysis： ： 设计失效模式及后果分析 •失效模式 指设计（制造）过程无法达到预定或规 失效模式: 失效模式 指设计（制造） 定的要求所表现出的特征； 坏品、 定的要求所表现出的特征；如：坏品、不良设备状 况等; 况等 •后果 指失效模式对客户 包括下工序 所造成的影响 后果: 包括下工序)所造成的影响 后果 指失效模式对客户(包括下工序 所造成的影响;
•设计之前预先进行风险分析，确保设计水平。 设计之前预先进行风险分析，确保设计水平。
是正文内容部分，这里是正文 内容部分，这里是正文内容部分， 这里是正文内容部分，这 里是正文内容部分，这里是正 文内容部分，这里是正文内 容部分，这里是正文内：重大质量问题实例
一：重大质量问题实例
这里是正文内容部分， 这里是正文内容部分，这里 是正文内容部分，这里是正文 内容部分，这里是正文内容部分， 这里是正文内容部分，这 里是正文内容部分，这里是正 文内容部分，这里是正文内 容部分，这里是正文内 容部分，这里是正文
如果DFMEA得到有效应用与执行： 得到有效应用与执行： 如果 得到有效应用与执行
三：DFMEA基本概念相关 基本概念相关
电动自行车车架失效分析及改进方案
特 别说 明 ：该 种 车形 车 架 在
按 ＧＢ ７ ６ — ９ ９ 《 １ ７ １ １ ９ 电动 自行 车
是 多方面 的 ，本文仅 从 车 架结 构 方面 进 行浅 显 分析 。 另外 ，材 料 质 量 、管壁 厚 度和 焊 接工 艺 等对 车架 强度 均 有 重 大影 响 ，产 品设 计 时 应 综 合 考 虑 上 列 多种 因素 ， 确 保 整 车 既 外 形 美 观 、 骑 行 舒
方 向上应 尽 可 能避 免 出现 连 续 的 焊 缝 ，这 样 会 导致 这 一截 面 的 强
度 大 幅下 降 ；适 当的 设计 一 些 弹
结 构 和 工 艺 方 面 进 行 分 析 和 研
性缓 冲 结 构 ，以利于 缓 解 冲 击 力
翻 ２１ 第４ ・ ０ ｌ１ 期
左右 。
头 直 接焊 接 ，无 连接 立 管 、 中接
头 和 车架 下 管 的加 强筋 ，这种 连 接 方式连 接 的立 管轴 向抗 拉 和 绕
１９ 《 ９ ９ 电动 自行 车 通 用 技 术 条 件》 经 车 架 ／ 叉 组 合件 振 动 试 前
验 ，第 一 次 经 ４万 次 振 动 试 验
管 与 中接 头直 接 焊接 ，无加 强 筋 连 接 ，此 处钢 性 不 足。 整 车在 频 繁 的刹车 制动 过 程 中 ，立 管承 受 绕 中接头 方向 的反 复弯 曲扭 矩 力
接头 部 为应 力危 险 区 ，下 管弯 曲 处 的加 强筋 与 下管 焊 接时 ，沿 加 强 筋周 边采 用连 续 的 满焊 ，下 管 弯 曲处与 加强 筋头 部 焊接 处 ，在 与 管轴 线 相垂 直 的那 个截 面 的 圆
周 方 向上 出现 了近 １２周 长 的连 ／
设计失效分析DFMEA经典案例剖析通用课件
将DFMEA的应用范围从汽车行业 扩展到其他制造业领域，为更多产 品的可靠性设计和改进提供支持。
引入新技术
随着技术的不断发展，DFMEA 可引入新的工具和方法，提高 分析的效率和准确性。
加强培训与意识提升
通过培训和宣传活动，提高企业员 工对DFMEA的认识和应用能力， 促进其在产品设计和管理中的广泛 应用。
01
确定产品或系统的研究范围，明确分析对象和目标 。
02
考虑产品或系统的生命周期，包括研发、生产、使 用和维修等阶段。
03
确定研究的重点，如关键功能、高风险区域或特定 设计领域。
构建功能、性能、可靠性和安全性清单
01
列出产品或系统的所有功能和性能要求。
02 分析各功能和性能对可靠性、安全性的需求和影 响。
评估失效模式对设备操作准确性和安全性的影响程度。
改进措施
提出针对失效模式的改进措施，如优化按钮设计、改善 显示效果等。
04
案例剖析与启示
案例一剖析与启示
案例名称
某汽车刹车系统设计失效
案例描述
某汽车在行驶过程中突然出现刹车失灵，导致严重事故。经过调查发 现，设计阶段未充分考虑高温环境下刹车油膨胀问题。
提出改进措施和建议，降 低设计失效风险，提高产 品或系统的可靠性、安全 性。
03
经典案例选择与介绍
案例选择标准
案例的典型性
选择具有代表性的案例，能够体现DFMEA分析的基本原则和方 法。
案例的实用性
案例应具有实际应用价值，能够帮助企业解决实际问题。
案例的完整性
案例应包含完整的DFMEA分析过程，包括功能定义、功能分析 、失效模式分析、失效影响分析和改进措施等。
压力容器培训之压力管道失效分析及事故案例
培训效果评估和改进方向
培训效果评估：通过问卷调查、考试等方式评估培训效果 改进方向：根据评估结果，调整培训内容和方式，提高培训效果 加强实践操作：增加实际操作环节，提高学员实际操作能力 引入新技术和新方法：关注行业新技术和新方法，及时更新培训内容
持续推进安全培训和教育宣传工作
定期组织员工进行 安全培训，提高安 全意识
压力管道检验标准：《压力 管道检验规范》、《压力管 道检验质量控制规范》等
监管部门职责和要求
监管部门：国家质量监督检验 检疫总局
职责：负责压力管道的安全监 管工作
要求：制定压力管道安全技术 规范，监督企业执行情况
处罚措施：对违反规定的企业 进行处罚，确保压力管道安全 运行
企业主体责任落实情况
企业主体责任：企业对压力管 道安全的责任
定期检查压力管道的支 撑和固定情况
定期检查压力管道的安 全阀和泄压阀情况
定期检查压力管道的消 防和应急设备情况
定期检查压力管道的完 整性和密封性
定期检查压力管道的振 动和噪音情况
定期检查压力管道的保 温和隔热情况
定期检查压力管道的报 警和监控系统情况
定期检查压力管道的仪 表和阀门情况
相关法规标准概述
信息公开：公开压 力管道安全监管信 息，接受社会监督
培训对象和内容设计
培训对象：压力管道操作人员、管理人员、维护人员等 培训内容：压力管道基础知识、操作规程、维护保养、安全防护等 培训方式：理论教学、实践操作、案例分析、模拟演练等 培训效果评估：通过考试、实际操作、反馈等方式进行评估
教育宣传形式和渠道选择
加强员工培训， 提高操作技能和 应急处理能力
制定应急预案， 确保在紧急情况 下能够迅速响应 和处理
失效分析之经典案例
电子元器件失效分析技术与失效分析经典案例案例1 器件内部缺陷——导致整机批次性失效失效信息：整机是磁盘驱动器，制造过程整机的次品率正常为300ppm，某时起发现次品率波动，次品原因是霍尔器件极间漏电、短路。
图1 引出电极金属化（金）边缘脱落跨接图片析说明：引出电极金属化边两电极之间，在电压作用下漏电、击穿。
案例电极边缘脱落，跨接两电极引起电极之间漏电短路分缘有残边，残边在注塑时被冲开而跨接于这是器件的工艺缺陷，这种缺陷具有批次性的特征，该批器件在使用过程中失效率大，寿命短。
2：静电放电损伤失效图2 射频器件静电击穿照片（金相）图3 数字IC静电击穿照片SEM）分析说明：静电放电击穿典型的特征是能量小、线径小，飞狐、喷射。
主要发生在射频、能量释放时间短，其失效特征是击穿点微波器件，场效应器件、光电器件也常有静电放电击穿的案例。
案例3：外部引入异常电压引起通讯IC 输失效信息：分析说明：通讯芯片通讯端口上的传输线容易引入干扰电压（窄脉冲浪涌），干扰电压多次对通讯案例电流能力下降引起整机失效率异常增大某时起整机的市场维修率异常增大，维修增大是整机中的IGBT 功率器件失效引起的。
另外集成电路、出驱动失效通讯芯片在现场使用时发生失效，表现为通讯端口对地短路。
图4 通讯IC 输出管形貌（SEM ）图5 输出管电压击穿形貌（SEM ）IC 的通讯端内部电路起损伤作用，最终形成击穿通道。
4：功率器件失效信息：图6 IGBT 芯片呈现过电流失效特征图7 原来IGBT 的内部结构析说明：效样品表现为过电流失效。
整机维修率异常增大发生时更改IGBT 的型号。
IBGT 制造厂家给出新330W ，原来型号的IGBT 的功率指标为，其它指标没有变化。
两只芯片，多了一只反向释放二极管，两个型号的IGBT 芯片的面积一样大，显然，下降，因此，新型号的IGBT 的电流能分失型号的IGBT 的功率指标比为175W 但新型号的IGBT 内部结构（图6）仅有一只芯片，而原来型号的IGBT 有新型号的IGBT 的芯片要有部分面积来完成反向释放二极管的作用，由于IGBT 芯片有效面积的减小，导致其电流能力力不如原来型号的IGBT ，整机中IGBT 的工作电流比较临界，因此，使用过程中由于电流问题的发生大量失效。
《失效分析案例》课件
02
失效分析的方法与技术
介绍了各种失效分析的方法和技术，如外观检查、化学分析、金相切片
、扫描电子显微镜等，以及它们在失效分析中的应用。
03
失效分析案例介绍
列举了一些典型的失效分析案例，包括电子产品、机械零件、复合材料
等，详细介绍了这些案例的失效模式、失效机理和失效原因。
失效分析的展望
失效分析技术的发展趋势
案例三：材料失效
总结词
材料检测、工艺优化、热处理
详细描述
针对材料失效，进行材料检测和工艺优化是关键。通过合理的热处理和加工工艺 ，可以改善材料的性能，提高其抗失效能力。同时，加强材料保护和使用合适的 涂层也是预防材料失效的重要手段。
案例四：结构失效
01 总结词
强度不足、失稳、疲劳
02
详细描述
结构失效通常表现为强度不足 、失稳和疲劳等问题。这些失 效原因可能导致建筑物、桥梁 等结构性能下降、功能丧失或 引发安全问题。
在产品维修和保障阶段，FMEA可以用于分析产品在使用过程中可能出现的问题， 预测产品的寿命和可靠性，为维修和保障计划提供依据。
05 预防与纠正措施
电子产品失效预防与纠正措施
总结词
电子产品失效预防与 纠正措施是确保电子 产品可靠性和性能的 关键。
元器件选择
选择质量稳定、可靠 性高的元器件，避免 使用次品或假冒伪劣 产品。
详细失效分析
采用各种技术和方法，深入分 析失效机制和根本原因。
验证与实施
对改进措施进行验证，并在实 际中实施，以改善产品的可靠 性和性能。
02 失效案例选择与 介绍
案例一：电子产品失效
总结词
详细描述
总结词
详细描述
【精编范文】fmea案例-范文模板 (6页)
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因此要想取得最佳的效果，应该在工艺失效模式在产品中出现之前完成。
产品开发的5个阶段包括：计划和界定、设计和开发、工艺设计、预生产、大批量生产。
作为一家主要的EMS提供商，Flextronics International已经在生产工艺计划和控制中使用了FMEA管理，在产品的早期引入FMEA管理对于生产高质量的产品，记录并不断改善工艺非常关键。
对于该公司多数客户，在完全确定设计和生产工艺后，产品即被转移到生产中心，这其中所使用的即是FMEA管理模式。
在该新产品介绍(NPI)发布会举行之后，即可成立一个FMEA团队，包括生产总监、工艺工程师、产品工程师、测试工程师、质量工程师、材料采购员以及项目经理，质量工程师领导该团队。
FMEA首次会议的目标是加强初始生产工艺MPI (Manufacturing Process Instruction)和测试工艺TPI(Test Process Instruction)中的质量控制点同时团队也对产品有更深入的了解，一般首次会议期间和之后的主要任务包括：1．工艺和生产工程师一步一步地介绍工艺流程图，每一步的工艺功能和要求都需要界定。
失效分析文档
失效分析1. 简介失效分析是一种广泛应用于工程领域的方法，用于确定和解决产品或系统中的失效事件。
通过深入分析失效事件的根本原因，可以提供有针对性的解决方案，并预防未来类似失效的发生。
本文将介绍失效分析的基本概念、方法和步骤，并提供一些实际案例作为示例。
2. 失效分析的基本概念失效分析是一种系统性的方法，其目标是确定失效事件的根本原因。
通过对失效事件进行细致的分析，并深入了解其发生的原因和机制，可以为解决问题提供有针对性的方案。
在失效分析中，以下几个概念是需要了解的：2.1 失效事件失效事件指的是产品或系统在使用过程中出现的问题或故障。
根据其严重程度和影响范围的不同，失效事件可以分为不同级别。
2.2 失效原因失效原因是导致失效事件发生的根本原因。
失效原因可以是设计缺陷、材料问题、加工工艺不良、人为误操作等各种因素。
2.3 失效机制失效机制指的是导致失效事件发生的物理或化学过程。
了解失效机制可以帮助我们更准确地确认失效原因，并提供相应的解决方案。
3. 失效分析的方法和步骤失效分析通常包括以下几个步骤：3.1 收集失效信息首先，需要收集与失效事件相关的所有信息，包括失效现象的描述、失效发生的时间和地点、使用条件等。
这些信息对于确定失效原因和机制非常重要。
3.2 进行失效现象观察和分析在这一步骤中，需要对失效现象进行仔细观察和分析。
通过对失效事件的特征、表象和行为进行观察和分析，可以初步确定失效原因的可能性。
3.3 进一步测试和实验为了确认失效原因，可能需要进行一些测试和实验。
这些测试和实验可以是物理测试、化学分析、材料测试等，目的是找到与失效现象相关的因素。
3.4 分析失效机制通过对失效现象和测试结果的分析，可以推断失效机制。
失效机制是导致失效事件发生的根本原因，了解失效机制可以为解决问题提供参考。
3.5 提出解决方案和预防措施最后，根据对失效原因和机制的分析，可以提出解决方案和预防措施。
解决方案可以是修复失效部件、改进设计、优化工艺等，预防措施则是为了防止类似失效事件再次发生。