机械零件有哪些变形失效分析方法

1. 机械零件的主要失效形式有哪些

机械零件的主要失效形式如下：

1、整体断裂。

2、过大的残余变形。

3、零件的表面破坏。

4、破坏正常工作条件引起的失效。

机械零件失效是指产品丧失其规定功能，即使用价值。零件的失效，特别是那些事先没有明显征兆的失效，常常带来巨大的损失，甚至导致重大事故。因此，对零件进行失效分析，找出失效的原因，并提出防止和延缓失效的措施，具有非常重要的意义。

首先我们要清楚失效的概念和形式：机械零件都有其预定的功能，或完成规定的运动，或传递力、力矩、能量等。机械零件失效有三种情况分别是零件完全破坏，不能继续工作，虽能继续工作，但不能保证安全，虽能安全工作，但不能保证机器的精度或起到预定的作用。

2. 机械零件的失效形式

机械零件在长时间使用后，会因损伤或损坏而失效，损伤程度可分为三种：零件彻底破坏，无法再使用；严重损伤，继续使用不安全；虽然还能工作，但无法达到预期效果。这些情况均表明零件已经失效。通过失效分析，可以找出零件损坏的原因，并提出改进措施。失效分析对零件的设计、选材、加工及使用具有重要意义。

零件失效形式多样，按工作条件和宏观表现可分为变形失效、断裂失效和表面损伤失效等。失效原因通常涉及设计、材料、加工和安装使用等多个方面。设计缺陷、材料选择不当、加工工艺控制不佳以及安装使用不当都可能导致零件失效。

在设计方面，结构和形状不合理会导致零件失效，如尖角、缺口等应力集中源，以及对工作条件估计不足，导致零件承载能力不够。材料方面，选材不当是主要原因，常规性能指标不能反映材料在某些失效情况下的性能，材料本身的缺陷如缩孔、疏松等也会导致零件失效。

加工方面，热处理、锻造和冷加工工艺控制不佳都可能导致零件失效。热处理工艺不当、锻造缺陷、冷加工光洁度差等都会引起零件失效。设计时应注意避免截面厚薄不均、结构不对称等问题，以减少热处理缺陷。安装使用时，配合不当、固定不牢或操作不当也会导致零件失效。

进行失效分析时，需要进行现场调查研究，收集失效零件残骸并拍照记录，以确定分析重点。详细记录失效零件的相关资料，如设计图纸、加工方式及使用情况。对选定试样进行宏观和微观分析，确定失效发源点和方式，使用扫描电镜和金相分析确定失效原因。测定样品的性能、组织、化学成分及进行无损探伤。最后，综合分析资料，确定失效原因并提出改进措施，形成分析报告。

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失效的形式：

1、变形失效：变形失效包括扭曲、拉长、涨大、蠕变等，引发的主要原因是零件在一定载荷条件下发生过量变形；有弹性变形失效和塑性变形失效。

2、断裂失效：断裂失效是机械零件失效的主要形式，可以分为韧性断裂失效和脆性断裂失效。一般来说，材料断面收缩率大于5%为韧性断裂，小于5%为脆性断裂。

3、表面损伤失效：由于磨损、疲劳、腐蚀等原因，使机械零件表面失去正常工作所以需要的形状、尺寸和表面粗糙度造成的失效，成为表面损伤失效。

磨损失效：磨损是由于机械作用、化学反应（包括热化学、电化学、力化学等反应），材料表面物质不断损失或产生残余变形和断裂的现象。提高材料耐磨性的主要途径是进行表面强化。

腐蚀失效：腐蚀失效是由于化学或电化学腐蚀而造成机械零件尺寸和性能的改变而导致的。合理的选用耐腐蚀材料，在材料表面涂覆防护层，采用电化学保护及采用缓蚀剂可以有效提高材料的抗腐蚀能力。

表面疲劳失效：表面疲劳失效是指两个相互接触的机械零件相对运动时，在交变接触应力作用下，机械零件表面层材料发生疲劳而脱落所造成的失效。

4、材料的老化

高分子材料在储存和使用过程中发生变脆、变硬或变软、变粘等现象，从而失去原有性能指标的现象，成为材料的老化。

失效分析检测机构

中科检测

是具备CMA、CNAS资质认证的第三方检测机构，能对失效原因进行检测分析，并根据失效分析和根因为产品物料优选、设计改进和失效预防提供技术解决方案。

失效分析方法：

分析思路要点：

对具体服役条件下的零件作具体分析，从中找出主要的分析方式及主要失效抗力指标；

运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究成果，深入分析各种失效现象的本质；主要失效抗力指标与材料成分、组织和状态的关系，提出改进措施；

根据“不同服役条件要求材料强度与塑性、韧性的合理配合”这一原则，分析研究失效零件现行的选材、用材技术条件是否合理；

用局部复合强化，克服零件上的薄弱环节，争取达到材料的等强度设计。

在进行失效分析和提出改进措施时应注意几个结合：

设计、材料与工艺相结合；

结构强度与材料强度相结合；

宏观规律与微观机理相结合，断口宏观分析与微观分析相结合。