失效分析
結(jié)合材料特性及實(shí)際應(yīng)用場景,對失效部件進(jìn)行材料失效分析,確定失效原因,為進(jìn)一步采取措施提供依據(jù)。
常見的失效原因:
1.設(shè)計(jì)不合理
其中結(jié)構(gòu)或形狀不合理,材料存在缺口、小圓弧轉(zhuǎn)角、不同形狀過渡區(qū)等高應(yīng)力區(qū),未能恰當(dāng)設(shè)計(jì)引起的失效比較常見??傊?,設(shè)計(jì)中的過載荷、應(yīng)力集中、結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)、安全系數(shù)過小(追求輕巧和高速度)及配合不合適等都會導(dǎo)致構(gòu)件及裝備失效。構(gòu)件及裝備的設(shè)計(jì)要有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。
2.選材不當(dāng)及材料缺陷
金屬裝備及構(gòu)件的材料選擇要遵循使用性原則、加工工藝性能原則及經(jīng)濟(jì)性原則,首先要考慮遵循使用性原則。使在特定環(huán)境中的構(gòu)件,對可預(yù)見的失效形式要為其選擇足夠的抵抗失效的能力。如對韌性材料可能產(chǎn)生的屈服變形或斷裂,應(yīng)該選擇足夠的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度;但對可能產(chǎn)生的脆性斷裂、疲勞及應(yīng)力腐蝕開裂的環(huán)境條件,高強(qiáng)度的材料往往適得其反。在符合使用性能的原則下選取的結(jié)構(gòu)材料,對構(gòu)件的成形要有好的加工工藝性能。在保證構(gòu)件使用性能、加工工藝性能要求的前題下,經(jīng)濟(jì)性也是必須考慮。
3.制造工藝不合理
金屬裝備及其構(gòu)件往往要經(jīng)過機(jī)加工(車、銑、刨、磨、鉆等)、熱冷變形(沖、壓、卷、彎等)、焊接、裝配等制造工藝過程。若工藝規(guī)范制訂不合理,則金屬設(shè)備或構(gòu)件在這些加工成形過程中,往往會留下各種各樣的缺陷。如機(jī)加工常出現(xiàn)的圓角過小、倒角尖銳、裂紋、劃痕;冷熱成形的表面凹凸不平、不直度、不圓度和裂紋;在焊接時可能產(chǎn)生的焊縫表面缺陷(咬邊、焊縫凹陷、焊縫過高)、焊接裂紋、焊縫內(nèi)部缺陷(未焊透、氣孔、夾渣),焊接的熱影響區(qū)更因在焊接過程經(jīng)受的溫度不同,使其發(fā)生組織轉(zhuǎn)變不同,有可能產(chǎn)生組織脆化和裂紋等缺陷;組裝的錯位、不同心度、不對中及強(qiáng)行組裝留下較大的內(nèi)應(yīng)力等。所有這些缺陷如超過限度則會導(dǎo)致構(gòu)件以及裝備早期失效。
4.使用操作不當(dāng)和維修不當(dāng)
使用操作不當(dāng)是金屬裝備失效的重要原因之一,如違章操作,超載、超溫、超速;缺乏經(jīng)驗(yàn)、判斷錯誤;無知和訓(xùn)練不夠;主觀臆測、責(zé)任心不強(qiáng)、粗心大意等都是不安全的行為。如對裝備的檢查、檢修和更換不及時或沒有采取適當(dāng)?shù)男蘩?、防護(hù)措施,也會引起裝備早期失效。