失效分析

失效分析是一門發展中的新興學科，近年開始從軍工向普通企業普及。它一般根據失效模式和現象，通過分析和驗證，模擬重現失效的現象，找出失效的原因，挖掘出失效的機理的活動。在提高產品質量，技術開發、改進，產品修復及仲裁失效事故等方面具有很強的實際意義。其方法分為有損分析，無損分析，物理分析，化學分析等。

早期失效率高的原因是產品中存在不合格的部件；晚期失效率高的原因是產品部件經長期使用后進入失效期。機械產品中的磨合、電子元器件的老化篩選等就是根據這種失效規律而制定的保證可靠性的措施。失效按其工程含義分為暫失效和永遠失效、突然失效和漸變失效，按經濟觀點分為正常損耗失效、本質缺陷失效、誤用失效和超負荷失效。產品的種類和狀態繁多，失效的形式也千差萬別。因此對失效分析難以規定統一的模式。失效分析可分為整機失效分析和零部件殘骸失效分析，也可按產品發展階段、失效場合、分析目的進行失效分析。失效分析的工作程序通常分為明確要求，調查研究，分析失效機制和提出對策等階段。失效分析的核心是失效機制的分析和揭示。

原理：

失效機制是導致零件、元器件和材料失效的物理或化學過程。此過程的誘發因素有內部的和外部的。在研究失效機制時，通常先從外部誘發因素和失效表現形式入手，進而再研究較隱蔽的內在因素。在研究批量性失效規律時，常用數理統計方法，構成表示失效機制、失效方式或失效部位與失效頻度、失效百分比或失效經濟損失之間關系的排列圖或帕雷托圖，以找出必須首先解決的主要失效機制、方位和部位。任一產品或系統的構成都是有層次的，失效原因也具有層次性，如系統－單機－部件（組件）－零件（元件）－材料。上一層次的失效原因即是下一層次的失效現象。越是低層次的失效現象，就越是本質的失效原因。

基本概念：

1.1 失效和失效分析

產品喪失規定的功能稱為失效。

判斷失效的模式，查找失效原因和機理，提出預防再失效的對策的技術活動和管理活動稱為失效分析。

1.2 失效和事故

失效與事故是緊密相關的兩個范疇，事故強調的是后果，即造成的損失和危害，而失效強調的是機械產品本身的功能狀態。失效和事故常常有一定的因果關系，但兩者沒有必然的聯系。

1.3 失效和可靠

失效是可靠的反義詞。機電產品的可靠度R(t)是指時間t內還能滿足規定功能產品的比率，即n(t)/n(0),n(t)為時間t內滿足規定功能產品的數量，n(0)為產品試驗總數量。累積失效概率F(t)就是時間t內的不可靠度，即F(t)=1-R(t)=[n(0)-n(t)]/n(0)。

1.4 失效件和廢品

失效件是指進入商品流通領域后發生故障的零件，而廢品則是指進入商品流通領域前發生質量問題的零件。廢品分析采用的方法常與失效分析方法一致。

1.5 失效學

研究機電產品失效的診斷、預測和預防理論、技術和方法的交叉綜合的分支學科。失效學與相關學科的邊界還不夠明確，它是一個發展中的新興學科。

分類：

2.1 按功能分類

由失效的定義可知，失效的判據是看規定的功能是否喪失。因此，失效的分類可以按功能進行分類。例如，按不同材料的規定功能可以用各種材料缺陷（包括成分、性能、組織、表面完整性、品種、規格等方面）來劃分材料失效的類型。對機械產品可按照其相應規定功能來分類。

2.2 按材料損傷機理分類

根據機械失效過程中材料發生變化的物理、化學的本質機理不同和過程特征差異,

2.3 按機械失效的時間特征分類

⑴早期失效 可分為偶然早期失效和耗損期失效。

⑵突發失效 可分為漸進（漸變）失效和間歇失效。

2.4 按機械失效的后果分類

⑴部分失效

⑵全部失效

⑶輕度失效

⑷危險性（嚴重）失效

⑸災難性（致命）失效

失效分析的分類一般按分析的目的不同可分為：

⑴ 狹義的失效分析：主要目的在于找出引起產品失效的直接原因。

⑵廣義的失效分析：不僅要找出引起產品失效的直接原因，而且要找出技術管理方面的薄弱環節。

⑶新品研制階段的失效分析：對失效的研制品進行失效分析。

⑷產品試用階段的失效分析：對失效的試用品進行失效分析。

⑸定型產品使用階段的失效分析：對失效的定型產品進行失效分析。

⑹修理品使用階段的失效分析：對失效的修理品進行失效分析。

意義：

產品質量是企業的生命線。提高產品質量、延長零部件的使用壽命，是企業的立足之本。

零件失效分析意義：

1.減少和預防同類機械零件的失效現象重復發生，保障產品質量，提高產品競爭力。

2.分析機械零件失效原因，為事故責任認定、偵破刑事案件、裁定賠償責任、保險業務、修改產品質量標準等提供科學依據。

3.為企業技術開發、技術改造提供信息，增加企業產品技術含量，從而獲得更大的經濟效益。

分析步驟：

一、事故調查

1.現場調查

2.失效件的收集

3.走訪當事人和目擊者

二、資料搜集

1.設計資料：機械設計資料，零件圖

2.材料資料：原材料檢測記錄

3.工藝資料：加工工藝流程卡、裝配圖

4.使用資料：維修記錄，使用記錄等

三、失效分析工作流程

1.失效機械的結構分析

失效件與相關件的相互關系，載荷形式、受力方向的初步確定

2.失效件的粗視分析

用眼睛或者放大鏡觀察失效零件，粗略判斷失效類型（性質）。

3.失效件的微觀分析

用金相顯微鏡、電子顯微鏡觀察失效零件的微觀形貌，分析失效類型（性質）和原因。

4.失效件材料的成分分析

用光譜儀、能譜儀等現代分析儀器，測定失效件材料的化學成分。

5.失效件材料的力學性能檢測

用拉伸試驗機、彎曲試驗機、沖擊試驗機、硬度試驗機等測定材料的抗拉強度、彎曲強度、沖擊韌度、硬度等力學性能。

6.應力測試、測定：用x光應力測定儀測定應力

用x光應力測定儀測定應力

7.失效件材料的組成相分析

用x光結構分析儀分析失效件材料的組成相。

8.模擬試驗（必要時）

在同樣工況下進行試驗，或者在模擬工況下進行試驗。

四、分析結果提交

1.提出失效性質、失效原因

2.提出預防措施（建議）

3.提交失效分析報告