(品管工具FMEA)FMEA失效分析的思路与诊断

（品管工具FMEA）FMEA失效分析的思路与诊断失效分析的思路和诊断

第二章 失效分析的思路第壹节常用的几种失效分析思路壹、“撤大网”逐个因素排除法表2-1事故的管理责任直接原因装置和设施不适当

对危险不认识设施不当缺乏知识和技能序

管理失误规划、计划不当干部的训练不够确定的操作程序不合适全或有毛病

缺乏自觉性 监督安全教育不够适合的作业程序实施不当干部的训练和安全措施不够对不安全不认识 监督安全教育不够干部对训练和安全重视不够作业程序全作业程序业程序实施

设计或选择太差维护太差省略作业程序设计者的错误监督者的错误训练不当监督不当对需要没强调作业程序不清楚

监督安全教育不够维护和修理体系不当操作程序不妥监督不熟练确定的操作程序不当监督的安全教育不够监督的安全教育不够干部的选择和安排不当监督的安全教育不够操作程序不当对工作不了解 指令复杂 操作程序、规划、计划和设计不当危险具、装置和设施直接原因安全设备缺乏

警告不当供应不当故意可能的根本原因对需要没有认识可用性不合适故意

干部的选择和安排不当监督的安全教育不够干部的训练和安全教育不够规划、计划、设计不当保安条例、测量方法和设备不当操作程序不当规划、计划、设计不当监督的安全教育不够设备、材料和工具不够或不当风气和纪律不好管理失误规划、计划和设计不当保安条例测量方法和设备不够监督的安全教育不够干部的安全意识不强作业程序不当风气、纪律差、懒惰防护设备缺乏 对需要没有认识可用性不合适故意

规划、计划、设计不当监督的安全教育不够干部的安全意识不强作业程序不当风气和纪律差速度等超过规定极限

警告不当指令不当缺乏理解故意

保安条例不当干部训练不当保安条例实施不当干部的安全教育不当的安全惯例的忽视

缺乏自觉性 保安条例和监测实施不适当的作业程序实施不干部训练不够干部的安全教育不够缺乏理解疲劳降低了人 超过了身体或精神

干部的选择和安排不当规划、计划、设计不当的警惕性，使人处于催眠状态意用劳保用品造成故障

上能承受的程度士气低落，态度不好工作分派错误

干部的选择和安排不当监督训练不够干部的训练不够二、以设备制造全过程为壹系统进行分析任何壹个设备均要经历规划、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）效已确定纯属设备问题，仍可对上述工序逐个进壹步分析，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情况；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；对使用条件的环境影响，未做适当考虑；提高使用材料的受力级别；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；和用户配合有差错。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。焊接缺陷错口超标；咬边超标；焊肉过凸或过凹；焊道深沟；焊趾、焊缝或根部有裂纹；熔化不全；打弧；焊接深度不够，未焊透；夹渣、夹杂或疏松；接头尺寸不合格；热输入不适当；焊前预热不足；焊后消除热应力不够或未消除；显微组织不合格；焊接裂纹。热处理不当过热或过烧；显微组织不合格；淬火裂纹；淬火变形、翘曲；奥氏体化温度不当使晶粒粗大；脱碳或增碳；渗氮；回火脆化；淬火后未及时回火；热应力。再加工缺陷酸洗后或电镀后未除氢或除氢不够；酸迹清洗未尽；镀前喷丸清洗不全；电镀电极打弧引起硬点；CdZn形成金属间化合物致脆；碰伤、标记压痕过深或位置不当；校直引起残余应力；镀铬碎屑划伤；化学热处理不当；渗层组织反常；力学性能不合格。装配检验中的问题轴线对中不正；紧固件松动；敲打损伤；装配损伤；装配不正确；强迫装配；装配说明书说明不全或不清楚；装配马虎大意；磁粉检查电弧烧伤；磁化吸住钢屑造成磨损；漏检。使用和维护不当超载、超温、超速；冲撞、热冲击；振动过大的断续载荷；操作错误、没按说明书要求做；每次开车或停车猛烈、突然；清洗剂不适合；润滑不当；疏忽，不按期维护；没定期检查；修理不当；灾害预防措施不完善；安全措施差；漏电；早期疲劳裂纹。环境损伤腐蚀性气氛介质；高温或温度陡度过大；低温；海洋气氛；碱性溶液；氨气氛；润滑介质不适合；润滑剂变质或污染；流体介质中含有磨粒；控制的或规定的环境不适当。上面列举了可能引起设备系统失效的壹些主要因素，当然这且非全部因素。仍应指出，于某壹大方面（如热处理不当）的因素中，有的仍能够往前追查原2-2举的。表2-2导致形成淬火裂纹的因素材料因素材料因素工艺因素（1）原材料已有缺陷a.宏观偏析；b.固溶体偏析；c.原有裂纹；d.严重脱碳；e.夹杂严重；f.疏松；g.夹渣（2）原始组织不良a.晶粒粗大；b.魏氏组织；c.组织应力；d.锻造流线；e.碳化物带状组织；f.铁素体-珠光体带状组织轧制缺陷或锻造缺陷溶进氢选材不当（1）机加工不良a.印压痕；b.刀痕零件外形不合理没有预热，加热速度太快奥氏体化温度过高保温时间过长表层脱碳表层脱碳渗碳淬火处理中渗碳量过多淬火冷却速度太快加热或冷却不均匀淬火后未及时回火，容许温度降得太低掉入油槽底部，因底部有水淬裂冷却介质选择不当对于使用中承受交变载荷的部分出现的早期疲劳断裂，也可进壹步分析其失效原因，如表2-3所示：表2-3金属部件疲劳失效的诱发因素外因 1.工作条件振蚀（微振磨损累积损伤

加载频率a.低周高应力；b.频繁断续加载超转速工作温度a.过低或过高；b.波动大环境介质a.b.碱性清洗剂腐蚀；c.点腐蚀；d.环境氢；e.润滑剂不合要求使用载荷集中应力-时间曲线形状非零的平均应力内因内因材料化学成分不合格宏观组织的均匀性不合格金相组织不合格（1）晶粒粗大或混晶；（2）存于魏氏组织；（3）带状组织严重；（4）氧化物夹杂不合格；（5）皮下碳化物聚集材料内部缺陷a.冶炼缺陷；b.铸造缺陷；c.锻造缺陷；d.焊接缺陷；热处理缺陷机加工引起的（包括设计的）缺陷；b.表面擦伤、划伤；c.表面残余拉应力；d.校直不当造成的残余拉应力；e.压印标记造成的残余拉应力；f.开孔位置错误；g.倒角尖锐；h.电弧烧伤应力集中；i.焊点应力集中；j.外形截面突变三、根据部件失效模式分析机械产品壹旦失效，壹般表现为过量变形、表面损伤、破裂或断裂三种主要形2-4壹些失效模型所作的分类。表2-4金属零部件的各种失效模式（1）力和温度或者力或温度引起弹性变1.过量变形 （2）屈服压痕蠕变冲击变形表面损伤 （1）磨损 a.粘着磨损；b.磨粒磨损；c.腐蚀磨损；d.变形磨损；e.冲击磨损；f.微振磨损；g.接触疲劳磨损；h.剥落（2）腐蚀 a.均匀腐蚀；b.缝隙腐蚀；c.电池作用腐蚀d.点腐蚀；e.晶间腐蚀；f.选择浸出；g.冲蚀；h.气蚀；i.氢损伤；j.生物腐蚀；k.应力腐蚀；l.微振腐蚀断裂

延性断裂脆性断裂冲击断裂疲劳断裂 a.高温疲劳；b.高周疲劳；c.低周疲劳；d.热疲劳；e.接触疲劳；f.冲击疲劳；g.腐蚀疲劳；h.微振疲劳应力持久断裂蠕变-疲劳复合断裂六、根据部件和设备类别分析轴类零件的失效原因轴类的失效模式，有以下12种：单向弯曲疲劳；双向弯曲疲劳；旋转弯曲疲劳；扭转疲劳；接触疲劳；微振疲劳；脆性疲劳；延性疲劳；塑性变形；磨损失效；蠕变断裂；腐蚀断裂。常见的有弯曲疲劳损坏、扭转疲劳损坏、复合的（弯曲和扭转）疲劳损坏、和超载或撞击的延性断裂。引起轴类失效的原因如表2-8和表2-9所示⑸。表2-8轴类失效的原因和诱发因素设计不当设计不当材料问题制造缺陷应力集中（键槽端、压配合键端、油孔边轴肩内圆角、内角尖锐、横截面突变）振动冶金缺陷（锻造折叠、皮下缺陷、非金属夹杂偏聚）化学成分或力学性能和说明书不合韧-脆转变温度过高对氢脆、碱脆、回火脆敏感感应加热裂纹电火花加工孔边裂纹淬火裂纹加工刀痕，磨削损伤认别标记装配不当—装配不当—合轴偏心维护使用不当 （1）恶劣的作业条件不正当使用（冲撞、扭转超载）砂子和金属粒子引起的震动、磨损电腐蚀修理不当表2-9联邦德国阿利安茨技术中心1968—1975年间对传动轴和支承轴失效案例统计⑸失效原因失效实例分布率，%失效位置失效实例分布率，%产品缺陷a60结构上的缺口处80运行失误故障b30有腐蚀的部位15外界影响c10其它位置5包括制订产品规划和设计的失误（状不合理、选材不当等）。制造工艺和处理工艺所造成的缺陷（如焊接、铸造、热处理、机加工缺陷等），料、用错料等原因引起的失效。蚀、失效老化等引起的失效。如自然灾害、异物侵袭、电网超高压等造成的失效。滑动轴承的失效原因滑动轴承失效的表现形式，常见的是轴瓦上有磨损沟槽、腐蚀斑块，剥落和麻点。其原因和诱发因素列于表2-10。表2-10滑动轴承失效的原因和诱发因素机加工质量差 （1）表面精整质量差划伤尺寸规格不稳定尺寸不合格灰尘（脏润滑不良

大的灰尘颗粒被嵌镶到软的轴瓦中外部漏油吸油内网堵塞油泵有缺陷油路堵塞或泄漏减压阀弹簧失效轴承严重磨损油孔位置不当，没对正供油孔燃料渗入变稀润滑剂变质粘滞性不合适

轴瓦匹配颠倒轴颈有锥形轴瓦内孔失圆压贴过紧或不足连杆中心线不同轴不正当压扁连杆中心线不同（1）轴使连杆被弄弯的（2）安装错误原因腐蚀漏电

（3）连杆装入前，随意放置或挪动粗心润滑油中有酸的生成物润滑油温过高润滑油选用不当滚动轴承的失效原因2-112-12。弹簧的失效原因弹簧失效的主要模式是疲劳断裂和脆性断裂。其次是腐蚀断裂、应力腐蚀断裂、氢脆、黑脆、松弛、变形和磨损。现将弹簧脆断和疲劳断裂的原因2-13的为脆断；斜断口上有贝壳花样的为疲劳断。表2-11滚动轴承失效的原因及其对应的损坏形式失效原因具体案例原因和原因对应的损坏形式1.润滑油污染水汽磨料外界物质（大颗粒尘土，金属屑）（1）腐蚀（1）+（2）划伤、擦伤发灰、变色磨损、起麻点、剥落2.润滑不正确完全没有润滑油供油量太少润滑油种类不对润滑油太多太稠润滑油等级或密度不对间断供油过热软化擦伤、咬合（2）、（3）、（5）粗糙化、起麻点、剥落（4）金属涂抹（7）保持架破碎（8）3.安装不正确预压过大调整过紧强装外圈和壳体配合过松轴和轴承内孔配合过松（1）、（2）类似润滑不足引起的损伤圈开裂摩擦腐蚀蠕变磨损装配过紧使用不正确工具疲劳至剥落损伤保持架4.拿放保管锤击工具（冲子）敲装手锤敲击座圈外环出现缺口裂纹粗心冲头挖伤油封保管粗心摔伤损坏保持架引起早期疲劳断裂（5）保管或安装时装击成凹坑 （5）外圈刻裂失调

轴弯曲界物质轴向游隙过大载荷轴向游隙大加上下振动速度和载荷过大圈上前后滑动

磨损、早期疲劳断裂磨损、早期疲劳断裂损动体破裂座圈破碎座圈表面片状剥落凹沟痕迹振动漏电

磨损加撞击 压坑电麻坑表2-12滑动轴承和滚动轴承失效案例原因的统计分布⑸失效原因滚动轴承（1400例）滚动轴承（530例）1.产品失效30.123.4（1）质量低劣14.410.7（2）计划、设计和计算的错误及工艺缺陷13.89.1（3）轴承各部件材料使用不当1.93.62.运行失误65.969.6（1）操作失误、维护不当和监控装置失效37.439.1（2）连续运行中磨损28.530.53.外界影响4.07.0（例如于异常情况下运行造成的损坏）4.07.0损坏案例的分布率.%表2-13弹簧脆性断裂和疲劳断裂的原因损坏案例的分布率.%断裂模式断裂原因及影响因素1.脆性断裂（1）材料缺陷表面缺陷 a.表面裂纹b.冷拔或冷绕留下的折叠或刻痕c. 磨光钢丝的横向磨痕、麻点碰伤表面脱碳内部缺陷 a.粗大夹杂b.层状结构晶粒异常粗大马氏体脆性相（2）制造及热a.b.成形不当机加工不当处理方法不当c.d.e.f.g.组织不正常过热或过烧淬火裂纹电镀不当其它工艺不当（如除氢不尽）2.疲劳断裂 （1）材料缺陷a.b.c.d.e.f.g.h.i.j.化学成分不当魏氏组织表面缺口小孔皮下碳化物（2）设计不当a.b.c.弹簧指数和硬度配合不当截面尺寸小转速过高，应力循环快（3）制造工艺a.拉拔过度引起撕裂不当b.c.d.e.f.g.焊接缺陷表面脱碳酸洗电镀除氢不尽h.i.表面喷丸不当店触点、加热过热、电弧坑（4）维护操作（4）维护操作不当冲击载荷频繁载荷偏心过载腐蚀、微振腐蚀温度过高或过低f. 磨损5.齿轮的失效原因齿轮损伤的模式，主要表现为断齿和齿面损伤。现将齿轮失效模式和失效原因列表如下。表2-14齿轮失效的模式、形貌和原因失效模式损伤形貌导致失效原因强制断裂（1）脆性断裂的断口（1）机组配合壹方损坏造成突齿断裂粗糙，露出晶粒；（2）韧性断口