螺栓失效分析.ppt

杨和宇2013年12月19日 自主培训 螺栓失效分析 2 目录 一失效分析简介 二螺栓失效分析基本方法 三分析实例 一 失效分析简介 1 失效定义一个零件或部件不能履行设计赋予它规定的功能 称该零件或部件失效 a 完全不能工作 b 可以工作 但不能令人满意地完成预期的功能 c 受到严重损伤不能可靠而安全的连续使用 必须拆下来进行修理或更换 应注意把失效与废品区别开来 前者是在使用过程中出现的 后者是在生产制造过程中产生的 另外 失效又分为正常失效和非正常失效 达到设计寿命的为正常失效 反之为非正常失效 后者才是通常失效分析工作的主要对象 一 失效分析简介 2 失效的来源造成失效的来源主要有以下方面 设计 选材 材料缺陷 制造工艺 冷加工 热加工 表面处理等等 贮存 运输 碰撞 锈蚀 装配 如螺栓拧紧力矩 服役条件 环境温度 受力状态 腐蚀环境 相关件的影响等 一 失效分析简介 3 失效分析的意义机械产品设计者的主要任务 是为社会提提供质量好 寿命长 成本低的产品 一种新产品的诞生 开始并不是完美的 多少会存在各种大小不同的问题 这在设计 制造中可能难以发现 往往只有在使用中才能充分暴露 为此 设计 制造者必须针对产品使用中出现的失效进行仔细分析 找出问题的症结 重新改进设计 制造 再投入使用 发现问题 再改进 这个循环过程也许要反复进行多次 因此 失效分析是机械产品的质量由不完善走向完善的必经之路 是机械产品可靠性设计重要的一环 二 螺栓失效分析基本方法 1 螺栓失效分析的思路 方法 1 收集背景资料 失效件的设计图纸 要求 失效件的制造历史 失效件的服役情况 环境 受力情况 2 失效件的现场状态 运行记录 询问现场人员 拍照 3 化学成分分析 鉴别材料的选择是否正确 4 无损探伤 磁粉 超声波 着色 涡流 X射线 射线 工业CT 5 断口分析 保存好失效件的断口 不要受到损伤 不要将两个断口去吻对 断口上的附着物不要忙于清除 断口的清洗要小心谨慎 6 金相检验 包括低倍与高倍 金相检验是做金属表面和心部组织 分析金属材料在热处理中出现的缺陷和组织 以及在使用过程中出现的缺陷分析 二 螺栓失效分析基本方法 1 螺栓失效分析的思路 方法 7 断口电镜分析 扫描电镜 透射电镜 俄歇谱仪 能谱分析等 8 受力分析 光弹 应变片 涂漆 X射线应力测定 9 力学性能测试 硬度 断裂模拟试验 对一些吃不准的破坏形式 根据受力条件 环境进行模拟重现 10 分析 结论 二 螺栓失效分析基本方法 2 螺栓失效的断口分析断裂是机器零件失效最严重的表现形式之一 对断裂的研究已发展成一门独立的边缘学科 涉及到断裂力学 断裂物理 断裂化学和断口学等多个分支 断裂后产生的断口存储记录了大量失效特征及失效原因的信息 因此 断口分析是失效分析最基本 也是最重要的方法之一 通过断口的形态分析去研究一些断裂的基本问题 如断裂起因 断裂性质 断裂方式 断裂机制 断裂韧性 断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等 二 螺栓失效分析基本方法 2 螺栓失效的断口分析疲劳断裂在全部结构零件的破坏中 疲劳断裂占绝大多数 疲劳断口大体上可分成三个区 a 裂纹源区 一个光滑 细腻的细小区域 由于受交变应力的作用 裂纹两侧 因反复挤压而变得平坦 光滑 b 裂纹扩展区 该区的最大特点是有疲劳弧线 这是裂纹扩展中的停顿或应力大小变化时 裂纹前沿线所留下的痕迹 微观形貌是存在疲劳辉纹c 裂纹快速扩展区 疲劳裂纹扩展至一定深度后 零件的剩余截面积不足以抵抗外力的作用而产生瞬时破断 该区的特征是放射条带 二 螺栓失效分析基本方法 2 螺栓失效的断口分析断口示意图 三 分析实例 Mazda6轮辋螺栓行驶中断裂分析发生条件 现场情况 分析结论 螺栓疲劳断裂的原因是轮毂螺栓松动 导致螺栓工作中承受异常弯曲疲劳载荷而断裂 轮毂螺栓松动的原因可能是装配力矩控制不当导致 或者螺栓和螺母的加工和配合精度等问题 改善措施 三 分析实例 其他2013年5月17上海通用因车轮螺栓断裂隐患召回2653辆凯迪拉克 日前 上海通用汽车有限公司向国家质检总局备案了召回计划 将自2013年5月17日起 召回部分2013年款进口凯迪拉克SRX汽车 配置18英寸轮毂 生产日期为2012年9月3日至2013年3月7日 据该公司统计 在中国大陆地区涉及2653辆 缺陷产生的原因是