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mttlab.com-1-PPT下载：深圳市美信检测技术有限公司美信检测——失效分析讲座主讲：江河办公电话：0755-36606269Email:hjiang999@163.com2015年7月mttlab.com-3-目录•自我介绍•金属失效分析概述•金属失效分析流程及分析手段•典型案例mttlab.com-4-自我介绍mttlab.com-5-mttlab.com-6-第一部分:金属失效分析概述mttlab.com-7-汽车连杆、活塞断裂，经过失效分析发现最终原因是油路堵塞，机油润滑不畅造成的。•汽车零部件失效举例：mttlab.com-8-•汽车稳定杆因折叠缺陷导致过早疲劳断裂，固定夹因材料金相组织不良出现脆断。mttlab.com-9-•下图的曲轴箱经过失效分析确认因装配不当导致断裂。mttlab.com-10-•发动机右隔振垫螺栓断裂。mttlab.com-11-•汽车零部件失效会给企业品牌造成重创，严重的甚至影响到企业的生存。mttlab.com-12-mttlab.com-13-•失效分析的分析方法并非仅用于失效件，也应用于竞品分析方面，反推出竞品所用的材料及加工工艺。•任何竞品也都有不足，深入分析就可以制作出比竞品更好的产品。mttlab.com-14-•失效分析的分析方法还可以变被动为主动，针对薄弱环节模拟试验，完善设计，提前预防。mttlab.com-15-•蓄电瓶支架问题产品改善后先测试抗弯强度，合格后再装车路试。mttlab.com-16-•下图是待强度测试的建筑结构件。mttlab.com-17-业务员除了失效分析件，还可以举一反三：失效分析件竞品分析件可靠性测试NG件新品质量分析客户的合作伙伴需求发散思维的大脑袋mttlab.com-18-•失效与失效分析•失效分析学与其他学科的关系•失效分析的目的、一般程序和手段讨论问题：mttlab.com-19-失效(failure)：即产品丧失规定的功能(GB3187-82)。对于可修复产品的失效，也叫故障。由于断裂、腐蚀、磨损、变形、老化等，完全丧失功能在外部环境作用下，部分的失去原有功能虽能工作，也能完成规定功能，但继续使用不能确保安全事故mttlab.com-20-失效分析FailureAnalysis)：对失效件的宏观与微观特征、材质、工艺、理化性能、规定功能、受力状态及环境因素等进行综合分析，判明失效性质与原因，提出预防与纠正措施的技术与管理活动称为失效分析。特点：实用性强：很强的生产使用背景综合性强：涉及广泛的学科领域和技术部门mttlab.com-21-21工艺学腐蚀学摩擦磨损焊接工艺测试技术物化分析痕迹学电化学断口学材料学工程力学断裂物理断裂力学断裂化学系统工程概率统计模糊数学质量管理可靠性分析金相学无损检测失效分析学机械设计失效分析学与其他学科的关系mttlab.com-22-22失效分析的目的mttlab.com-23-失效分析的一般程序失效调查首先失效件确定失效件背景资料收集失效分析方案与实施细节试验与分析失效分析报告mttlab.com-24-模拟试验失效分析的手段mttlab.com-25-第二部分:金属失效分析流程及手段mttlab.com-26-前期沟通信息调查方案报价失效分析意见反馈失效分析项目申请失效样品收集保全了解失效背景资料失效样品宏观检查失效分析方案设计理化应力分析失效机理推导模拟实验失效分析报告理化检测mttlab.com-27-•先由业务与客户沟通，了解客户需求，争取潜在客户。•失效分析人员接到失效分析申请单后，与客户沟通，了解失效背景，并对失效件保全提出建议。通常试验报告交付周期为一周。尽情展示沟通的艺术mttlab.com-28-生产批次地点、时间产品记录工作条件失效详情失效背景调查的内容mttlab.com-29-失效样品宏观检查•目检、立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查失效部位。体式显微镜金相显微镜mttlab.com-30-失效分析方案设计•金属失效件通常数量不多，甚至只有1件，分析取样前必须制定失效分析方案，减少失误；•根据宏观检查的结果，确定取样方式。切片既要保证取样的有效性，并尽量减少对断口形貌破坏；•取样前注意拍照和文字记录。mttlab.com-31-金相检查样品切割样品镶嵌研磨、抛光腐蚀显微镜观察结果分析理化分析mttlab.com-32-扫描电镜观察与能谱分析SEM/EDS电镜观察前先用超声波清洗右图：样品放入电镜真空室mttlab.com-33-分析项目-SEM/EDS存有较多S、Cl等异常成分，并明显残有氧化物等腐蚀产物。mttlab.com-34-拉伸试验机mttlab.com-35-冲击试验机冲击试验值直接读出mttlab.com-36-等离子发射光谱仪ICAPmttlab.com-37-常用分析手段断口形貌观察：肉眼观察、OM、SEM成分分析：火花直读光谱、EDS、ICP金相分析：金相显微镜性能检测：物理性能、化学性能非破坏性检测：超声波探伤、X-ray残余应力与晶格畸变检查内部缺陷检查：工业CTmttlab.com-38-第三部分:典型案例mttlab.com-39-•案例：某型汽车前横梁碰撞开裂原因分析39mttlab.com-40-•某型汽车在参考C-NCAP标准做标定碰撞试验中，以40km/h的速度，正面偏臵40%重叠的方式（碰撞侧为驾驶员侧）碰撞可变形的壁障，碰撞后前横梁1（简称梁1）发生弯曲、开裂；在按照C-NCAP标准，以64km/h的速度，正面偏臵40%重叠的方式碰撞可变形的壁障后，前横梁2（简称梁2）虽有更大弯曲变形，但是，梁2本身却没有出现裂纹。mttlab.com-41-•裂纹源判断检查发现，有三处开裂，裂口1是在嵌线孔处开裂，裂口2是焊接补丁脱焊，裂口3是拖车孔壁开裂。图中数据是测量的开口尺寸，其中裂口1的张口14毫米为最大，拖车孔旁裂口3最小。根据裂口测量结果以及裂纹扩展规律判断，裂口1是最早裂纹。裂口3在焊接补丁的保护下，直到裂口2脱焊后，才最后开裂。mttlab.com-42-进一步检查裂口1发现：断口处原有沿纵向嵌线孔被拉长，孔宽度变窄。断口除小孔处发现少量灰色韧性区以外，全为光亮的脆性断口，断口与长度方向大致垂直。初步判断裂纹起源于嵌线孔。mttlab.com-43-•目视检查检查发现梁1的嵌线孔壁不规则，有凹陷，而且凹坑位臵没有规律。判断：孔不是在冲床上冲出来的，而是采用激光方法加工出来的。梁2的嵌线孔壁优于梁1，没有发现明显的凹陷痕迹。mttlab.com-44-•电镜检查电镜断口检查进一步证实嵌线孔壁缺陷。其中左图发现有高温烧蚀痕迹。右图是沿嵌线孔断裂处剖开后检查，发现孔壁不规则，向基体扩张的孔内残留有漆膜，证实这些孔壁缺陷是在碰撞试验之前就存在。图中小孔附近已出现颈缩，而且小孔沿孔壁边缘出现长三角形撕开痕迹，判断裂纹产生于此。mttlab.com-45-对裂纹源附近做电镜检查，韧窝周围的撕裂棱呈圆形，没有滑移特征，证实裂纹源是在大的拉应力条件下产生。mttlab.com-46-焊点离断口最近距离为11毫米，初判裂纹源受焊接影响不大。后续的硬度梯度检验，进一步证实裂纹源与焊缝质量无关。mttlab.com-47-•弯曲变形检查梁1小孔附近弯曲变形小；梁2虽有更大弯曲变形，但是变形区小孔周围出现下陷，小孔长度方向变形小于梁1。此外，梁2没有焊接拖钩补丁。mttlab.com-48-前横梁受碰撞弯曲，朝向车身的方向受拉应力，伸长变形；背离车身的一侧，受压应力，将缩短。梁1的嵌线孔刚好开在拉应力最大面上，受冲击时，嵌线孔位臵横截面材料所受拉应力又是最大的，前横梁整体抗拉强度降低。实际延伸率梁1裂开的小孔壁长为15.6毫米，而前横梁纵向未变形区域的小孔壁长为11.6毫米，小孔壁附近的材料断后延伸率：梁1断后延伸率=[（15.6-11.6）/11.6]*100%=34.5%同样测量梁2最大变形区域的小孔壁附近材料断后延伸率：梁2最大延伸率=[（14.5-11.6）/11.6]*100%=25%mttlab.com-49-•前横梁压弯模拟测试检查新申请的带拖车孔焊接补丁的前横梁，同样发现嵌线孔壁存在不规则现象。将横梁从中间切割成2段，在梁1开裂的相同长度位臵划线（如图13），找准压弯位臵。mttlab.com-50-模拟压弯试验结果表明，不规范加工的小孔以及在拉应力区开小孔的确存在极大的安全隐患。mttlab.com-51-•材料成分检测：材料化学成分的结果如表1，检测结果证明材料化学成分没有问题。元素CSiMnPSAlt判定梁标准成分B340/590DP≤0.18≤0.8≤2.20≤0.035≤0.03≥0.020梁1检测成分0.090.451.780.0170.0070.042ok梁2检测成分0.070.451.810.0160.0070.040ok补丁标准成分DC01≤0.1≤0.5≤0.035≤0.025≥0.020补丁检测成分0.060.270.0130.0130.042ok焊缝检测成分0.070.581.170.0160.0160.014okmttlab.com-52-拉伸性能检测：前横梁原材料拉伸性能对比试验结果见表2，梁1和梁2抗拉伸性能都合格。项目抗拉强度MPA断后伸长率%原材料标准≥590≥20梁1实测值663.4/657.526.4/28梁2实测值648.2/643.327.1/30mttlab.com-53-•原材料抗折弯性能：抗折叠试验是先用线切割在标识的前横梁对应位臵上截取长100毫米，宽20毫米的矩形小片，然后在台钳上手工夹扁（如图18）。梁1和梁2各测试2片，结果全部能够折弯180度，不断裂（如图19）。试验证明两个梁原材料都有良好的折弯性能。mttlab.com-54-冲击功检测类别冲击吸收功（J）冲击功均值（J）冲击韧性（KJ/M^2）1#试样2#试样梁122.8522.2722.561410梁218.4919.4218.961185mttlab.com-55-焊缝硬度梯度检查测试点序号123456HV10254247261245269299备注1)熔融区硬度测试结果为216～225HV102)1点左侧再打硬度，都在247～261之间上下波动。mttlab.com-56-mttlab.com-57-结论通过失效分析，找出失效原因为：（1）梁1断裂的直接原因是嵌线孔表面加工缺陷，在碰撞试验中形成缺口效应；mttlab.com-58-谢谢您的支持！美信检测，