失效機理分析

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1、失效機理分析故障模式是故障的表現形式，通常被描述成故障發(fā)生時產品的狀態(tài)，相當于“病癥”。故障原因是引起產品產生故障的過程、事件和狀態(tài)，是對故障模式的解釋，相當于“病因”。故障機理是引起產站產綸故障的物理、化學和生物等變化的內在原因，相當于“病理”0在分析裝備故障時，一般把失效看作事件，而把故障作為狀態(tài)。一個產品已經不具備完成規(guī)定功能的能力，那么該產品就失去了應有的效用，這樣的事件就稱為失效。產品失效后,就不能執(zhí)行規(guī)定的功能，該產品就處于故障狀態(tài)。因此，一般把故障機理叫做失效機理。失效機理研究裝備發(fā)生故障的內在原因及其

2、發(fā)展規(guī)律，即劣化理論。失效機理往往由于裝備、零部件（元器件）、材料、使用環(huán)境的差別而不同。下而介紹機械零件和電子元器件的失效機理。2.2.1機械零件失效機理機械零件失效機理一般表現為磨損、變形、斷裂、牌蝕與材料老化等。下面介紹機械零件磨損、變形、斷裂、腐蝕的失效機理、影響因素及其預防對策。2.2.1.1磨損摩擦與磨損是自然界的一種普遍現象。當零件之間或零件與其他物質之間相互接觸并產生相對運動時，就稱為摩擦。零件的摩擦表而上出現材料損耗的現彖稱為零件的磨損。材料損耗包括兩個方而：一是材料組織結構及性能的損壞；二是尺寸、

3、形狀及表面質量（粗糙度）的變化。如果零件的磨損超過了某一限度，就會喪失其規(guī)定的功能，引起設備性能下降或不能工作，這種情形稱為磨損失效。據統(tǒng)計，裝備故障約冇123是由零件磨損失效引起的。例如，發(fā)動機汽缸磨損失效后，會導致汕耗激增，承載能力下降，Illi軸箱竄氣，機汕燒損，沖擊振動等。根據摩擦學理論，零件像損按其性質可以分為屛料懶損、粘著像損、疲勞磨損、微動懶損和腐蝕磨損。下面將分別分析前四種磨損，而腐蝕磨損將在腐蝕失效中介紹。1?磨損的i般規(guī)律零件磨損的外在表現形態(tài)是表層材料的磨耗。在一般情況F,總是川磨損量來度量磨損

4、程度。不論摩擦系統(tǒng)有多復朵，零件摩擦表而的磨損量總是隨摩擦吋間延續(xù)而逐漸增長。圖2-2是在正常工況下測出的磨損量實驗曲線。它反映了幣損的一般規(guī)律，即像損三階段：圖2-2零件磨損的一般規(guī)律（1）1階段：這是初期磨損階段。對裝備中的摩擦副而言是磨合過程。這一階段的特點是在愆吋間內磨損雖增長較快。這是因為新摩擦副的表面有微觀波峰，在磨合屮遭到破壞，加上磨屑對表面起研磨作川，磨損量很快達到S10該階段曲線的斜率取決于摩擦副表面質量、潤滑條件和載荷。如果表面粗糙、潤滑不良或載荷較大，部會加速磨損。經過這一階段以后,零件的磨損速

5、度逐步過渡到穩(wěn)定狀態(tài)。裝備的磨合階段結束后，應清除摩擦副中的磨屑，更換潤滑油，才能進入滿負荷正常使用階段。(2)II階段：這是正常磨損階段。摩擦表面的擁損最隨著工作時間的延長而均勻、緩慢增長，屬于自然磨損。在僭損量達到極限值S2以前的這一段時間是零件的磨損壽命，它與摩擦表面工作條件、技術維護好壞關系極人。使川保養(yǎng)得好，可以延長磨損壽命，從而提高設備的可靠性與有效利用率。(3)111階段：這是急劇磨損階段。當零件表面轉損量超過極限值S2以后如繼續(xù)摩擦，其磨損強度急劇增加，其原因是：①零件耐磨性較好的表層被破壞，次表層耐

6、磨性顯著降低;②配合間隙增大，出現沖擊載荷；③摩擦力與摩擦功耗增大，使溫度升高，潤滑狀態(tài)惡化、材料腐蝕與性能劣化等。最終設備會出現故障或事故。因此，這一階段也稱為事故丿磐損階段。當零件磨損表而的磨損量達到極限值S2時，就已經失效，不能繼續(xù)使用，應采取調整、維修、更換等措施，防止設備故障與事故的發(fā)生。對各類裝備，主耍摩擦副的磨損量的極限值或配合間隙的極限值都有具體的標準，對于在維修過程中解體了的摩擦副，可以通過觀察與檢測，判斷是否失效。而對還在運行中的裝備，摩擦副的磨損狀態(tài)不能直接察覺，只能根據對設備的某些參數進行監(jiān)測

7、與分析才能確定,例如振動參數、噪聲參數、關鍵部位的溫升、油耗、潤滑油中鐵屑的含量等等,都與摩擦狀態(tài)冇著一定的肉在聯系，具體監(jiān)測分析方法將在第3帝介紹。零件磨損失效的過程，是一個極其復雜的動態(tài)過程，在各種不同的因素影響下，磨損都冇各自不同的特征和機制。下面將對各種不同性質的磨損作進一步討論。2.磨料(粒)磨損零件表而與屛?；ハ嗄Σ炼鸨韺硬牧蠐p失的現象稱為磨料磨損或辭粒辭損。磨料也包括對摩零件表而上硬的微凸體。在磨損失效屮，磨料磨損是最常見、危害最為嚴重的一種。1)磨料磨損工況的分類磨料磨損包括三種情況：①直接與煙料

8、接觸的機件所發(fā)生的磨損，稱為兩體磨損。如攪拌槳、挖掘機斗齒，破碎機鍔板等。②破顆粒進入摩擦副兩對摩表面Z間所造成的磨損，稱為三體磨損。例如灰塵、雜物、磨屑進入齒輪副嚙合齒面之間而產牛的磨損。③堅硬、粗糙的表而微凸體在較軟的零件表而上滑動所造成的損傷，稱為微突體磨損。例如粗糙的表而淬火齒面對軟齒面造成的損傷。2)磨料磨損的原理與特征磨料磨損的過程