机械零件失效原因与失效分析方法

1.失效原因

导致零件失效的主要原因大致有以下几方面：

（1）零件设计不合理。零件结构设计不合理会造成应力集中。对工作时的过载估计不足或结构尺寸计算错误，会造成零件不能承受一定的过载。对环境温度、介质状况估计不足，会造成零件承载能力降低。

（2）选材错误。材料是零件安全工作的基础，因材料而导致失效的原因主要表现在以下两方面：其一是选材不当。由于对材料性能指标的实验条件和应用场合缺乏全面了解，致使所选材料抗力指标与实际失效形式不相符合，从而造成材料的性能指标不能满足服役条件，这是引起零件失效的主要原因。另外，材料的缺口敏感性、脆性转变温度等未考虑进去，都将导致结构发生早期破坏；其二是材质欠佳。如各种冶金缺陷（如气孔、疏松、夹杂物、杂质含量等）的存在且超过规定的标准。

（3）加工工艺不合理。产品在加工制造过程中，若不注意工艺质量，则会留下各种冷、热加工缺陷而导致零件早期失效。例如铸造工艺不当，在铸件中会造成缩孔、气孔；锻造工艺不当，造成过热组织，甚至发生过烧；机加工工艺不当，造成深刀痕和磨削裂纹；热处理工艺不当，造成过热组织不合要求、脱碳、变形和开裂等。这些都是导致零件失效的重要原因。

（4）安装使用不当。零件安装时对中不好、配合过紧或过松、违反操作规程、维修不及时等都可能导致零件失效。据报道，在260例压力容器失效中，因操作不当而造成失效的高达75%。

应该说明的是，工件失效的原因肯能是单一的，也有可能是多种因素共同作用的结果，但每一失效事件均应有一个导致失效的主要原因，据此可提出防止失效的主要措施。

2.失效分析的基本步骤与方法

失效分析工作涉及到多门学科知识。其实践性极强。要想获得快速准确的分析结果就要求采用正确的失效分析方法。一般认为失效分析的基本步骤如下：

（1）调查取证。调查取证是失效分析最关键、最费力也是必不可少的程序，主要包括两方面内容：其一是调查并记录失效现场的相关信息、收集失效残骸或样品。失效现场的一切证据应保持原状、完整无缺和真实不伪，是正确有效分析的前提；其二是咨询相关背景资料，如设计图样、加工工艺等文件、使用维修情况等。