对金属构件失效模式诊断技术与方法的探讨-论文

发布时间：2022-10-05 10:11 热度：

　　对金属构件失效模式诊断技术与方法的探讨
　　（常熟市产品质量监督检验所沈建明）
　　摘要:当今,科学技术是第一生产力,高科技的发展己成为国民经济和国防科技发展的主要关键和依托,而高科技的发展也依赖于高科技发展中的失效分析预测和预防,因此,高科技的发展更需要失效分析预测预防技术的进一步强化,并将失效分析预测预防列为高科技的发展领域之内。
　　关键词:机械；金属构件；失效原因；技术与方法
　　1机械金属构件失效诊断学
　　失效诊断是失效分析的主要任务之一。失效诊断的理论、技术和方法的核心是其思维学、推理法则和方法论，失效诊断依其目的要求和内容深度可分为3个层次的诊断:失效模式的诊断、失效原因的诊断和失效机理的诊断。
　　1.1失效模式诊断的进展
　　1.1.1失效模式的分类
　　失效模式是指失效的表现形式,一般可理解为失效的方式或类型。失效模式诊断是失效分析中首当其冲的重要问题,它对整个失效分析和预防决策来说,具有“定向”的作用。
　　失效模式常可分为一级失效模式、二级失效模式、甚至三级失效模式等。一级失效模式可分为断裂失效模式和非断裂失效模式二类，断裂失效模式又可分为韧性断裂失效、脆性断裂失效和疲劳断裂失效;非断裂失效模式又可分为腐蚀失效、磨损失效和变形失效。
　　在二级疲劳断裂模式的基础上,按频率高低可以有高频疲劳失效、低频疲劳失效和混频疲劳失效等三级疲劳断裂失效模式;按应力大小可以有高周疲劳失效、低周疲劳失效和高低周复合疲劳失效等二级疲劳断裂失效模式等。失效模式的诊断一般要求诊断到二级失效模式,甚至要求诊断到三级失效模式。一般情况下,二级、三级的失效模式的诊断比一级失效模式的诊断要难得多,但它们对失效原因的诊断以及失效机理的诊断是不可缺少的。
　　1.1.2失效模式的诊断依据
　　1)残骸分析
　　根据残骸的轨迹、断口的宏观性质、断口的变形顺序等首先寻找首先破坏件(肇事件),然后对首先破坏件的断口性质、裂纹走向、变形情况、痕迹来源、力学性能、显微组织、工艺过程、热处理状态等进行单项和综合的分析,对失效模式进行判断。
　　2)应力分析
　　包括应力的来源、性质和大小的估算,特别是对首先破坏件的结构和受力的分析和估算、工况和环境分析,并与断口的定性和定量分析相对照,以及与仍在服役件的调查相结合进行综合分析,对失效模式进行判断。
　　3)失效模拟
　　对主要的失效模式和主要的控制或影响参量在实验室或现场进行模拟试验,并对模拟失效的断口与实际肇事件断口进行对比分析,对其失效模式进行判断;磨损失效的二级模式一般可分为磨粒磨损失效、粘着磨损失效、疲劳磨损失效、腐蚀磨损失效和微动磨损失效5类。每类又可分为若干个三级磨损失效模式。磨损失效模式的诊断一般是依据:
　　①被磨损表面的形貌和亚表面层组织与性能的变化;
　　②磨屑形貌、磨屑成分组织结构的变化;
　　③磨损系统中各参量的关系和变化等。
　　1.1.3失效模式诊断技术和方法
　　失效模式的诊断可分为定性诊断和定量诊断。定性诊断是模式诊断的基础和前提,定量诊断则是模式诊断的深入和发展。定性诊断的技术和方法主要用于一级失效模式的诊断,而定量诊断技术和方法则主要用于二级或三级失效模式的诊断;定性诊断的技术和方法主要是依据失效残骸的分析,特别是肇事件的宏观断口分析的结果进行判断,而定量诊断的技术和方法则需要根据应力分析和失效模拟的结果进行判断。
　　只有根据失效事故的具体情况,合理地选用定性和定量的技术和方法,才能根据单一的和综合的判据,对失效的一级、二级甚至三级模式进行正确的、适时诊断。
　　失效模式诊断的难点在于对过渡的、多因素作用的、非典型的二级、三级失效模式的正确和适时的诊断。
　　在失效模式的诊断中,常依据自己的经