失效分析中应注意的要点或要素!(参与均有奖励，好的重奖！)

xz0899

在做FMEA的时候首先要搞清楚几个基本概念，下面有自己的语言来解释一下
! }% s6 H/ m3 T6 h4 e失效模式：不良的项目
/ H+ }; \3 Z9 ], H' q失效效应：一旦发生不良的时候会造成什么样的后果
- p( G+ v7 ^3 V! i失效原因：引起此不良的具体原因有那些（从人，机，料，法，环上去考虑）

在做FMEA时只要先找出失效的模式，然后找出假设如果他失效了，会造成什么的后果，（失效效应），然后再找是什么原因引起他失效的（失效原因），再看看目前公司是否有预防机制，还有目前公司是怎样检测的。这些可以提醒你公司是那方面没做好，然后根据原因找出对策（也就是建议措施），建议措施可能有很多种方案，将最后有效果的方案写在后面的Actions Taken采取的措施就可以了，下面以我公司遇到的问题为列
, P! ^% C6 h) A) R# E- X2 H' o7 D

Item / Function 项目/ 7 a# Q, S% p0 k$ b9 R( ^功能

Potential Failure Mode 8 T0 e' z9 v& H2 `6 [' y& t潜在失效模式

Potential Effect(s) of Failure潜在失效效应

Sev.严重度

Potential Cause (s) /Mechanism(s) of Failure 潜在失效原因

Occr.频度

现行预防制程管制prevent

现行检测制程管制detect

Detec难检度

RPN 风险优先指数

Recommended Action(s) - h) \( W0 r$ Z+ Q6 h1 e建议措施

Responsibility&Target ' c# U  B" i! {! `责任和目标

Action Results措施结果

Plan Date计划完成日期

Completion Date实际完成

Actions Taken采取的措施

Sev严重度

Occ频度

Det不可探测度

Rpn风险度

5序

1.振纹

平面度超差

8

刚性不足

8

无

) {% z& {3 J5 t5 T/ ]6 c加工后全检

2

128

1.换成更为合理的刀 ( e4 X+ b- u! d+ S2.增加加强杆

做的不好,也请多指点

andylau3r

连杆螺栓材质为18CrNi4W钢，经过调质处理，其微观组织为回火索氏体，洛氏硬度为HRC33～38，工作时转速为n=1500转/分，使用两小时后发生断裂失效。螺栓的外貌及断口宏观形貌如附件图所示。
通过断口形貌特征分析可知，无箭头指的那个螺栓断口是由于螺纹应力集中产生多源疲劳开裂，为典型的疲劳断口；而箭头指的那个螺栓是由于静强度不足而引起的塑性断裂。

sangshulee

我觉得一般的失效分析都是从破坏的工件的断口的金相断口的观察来进行分析入手吧，以前接触比较多的就是焊接结构的失效分析，都是这样做的，因为冲失效件的断口的宏观断面和微观组织的分析就可以推断出失效的原因所在，比如冲断口的断面纹理就可以看出是脆断还是韧性断裂，如果是脆断，那造成的原因就可以分析是否是材料的纫性不足造成，如果是　，那造成纫性不足的原因是材料的化学成分不合理还是工艺参数不科学＿＿＿＿＿＿等等，不一而足　，就是通过断口的宏观和微观分析得出失效的原因，从而采取响应的措施以防止失效再次出现．

清风明月

渣油泵机械密封失效分析及技术改进
       乙烯装置渣油泵是裂解燃料油气提塔的塔底外送泵，它将经柴油组分混合的渣油液输送到成品罐区。该泵在实际运行中，频繁发生泄漏，机械密封在安装运行一周左右开始微漏，1～2个月内泄漏量增大，无法继续使用。严重影响了装置的环保达标和长期稳定运行。
1 基本情况：
8 t: K& A/ c" Y. a# |      该泵为单吸悬臂卧式离心泵，主要技术参数如下表：
介质        介质温度        介质粘度        流量        扬程        吸入/排出压力        轴功率        电机转数
渣油        170℃        7.15mm2/s        8.9m3/h        76m        0.091MPa/0.785MPa        15KW        2950r/m
     其损坏情况如下：
* q2 D. H# }- x（1）动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞
* V7 a* j" g  U（2）动环和静环有环状磨损痕迹
（3）密封腔内有粘稠状聚合物、焦状颗粒等杂质
3 O6 |9 Z8 E6 C& B6 @9 p（4）弹簧锈蚀严重，被杂质和聚合物卡涩，弹性不足
: H# Y; _! K" V1 G2 _0 d" B0 P2 失效分析：
( S/ K+ O; Y- {' I) N/ H8 F6 H. ^     一般造成密封失效的主要原因有端面液膜失效、材料与介质不相容，以及制造和安装问题等。端面比压是机械密封的重要性能参数，端面比压要在设计的范围之内（内装式机械密封一般为0.4 MPa～0.7 MPa）,以保证机械密封端面良好配合，使密封面间形成有效液膜。
端面比压的计算公式为：
                            Pb＝Pt ＋Pp－Pm
                            Pb＝Pt ＋（K-λ）P
+ i! K/ z, m- u4 H" Q1 c: f     其中:  d2＝72mm  d1＝37mm  d2＝34mm
弹簧比压 Pt ＝Ft（弹簧力）／［π／4（d22－d02）］＝0.45MPa(厂家设计值)
     载荷系数 K ＝（d22－d02）／（d22－d12）＝1.056
8 L1 e8 U7 q4 v. f* A6 U膜压系数 λ=0.742
密封腔内介质压力 P＝(入口压力+出口压力)/2=0.438MPa
可以计算出原 8B1-P型机械密封端面比压 Pb 为0.586 MPa,是符合设计规范的, 在正常工作条件下是能够满足生产要求的。这和实际情况相吻合,在使用初期机械密封并不泄漏,那导致其失效的原因又是什么呢?这就必须从机械密封的工作环境入手,进行综合分析。
      E-GA103泵冲洗液来自该泵出口，经过滤器后注入E-GA103泵。在实际生产过程中，由于渣油粘度比较大，流动性差，并且渣油介质中含有粒状和粉沫状结焦物，在摩擦副周围不可避免地存在着结焦物，这对摩擦副的危害相当大。通过对冲洗系统彻底检查，发现冲洗液管严重结焦阻塞。由于该泵处于气提塔底部，管道和设备的锈蚀物以及杂质和重组份聚合物都沉积在塔底,进入泵体内的渣油含有大量的杂质和聚合物，同时由于冲洗量不足，使这些杂质和聚合物不可避免地沉积于密封腔内，造成使动环和动环座、轴套间的间隙被阻塞，导致动环在轴向的动作不灵活甚至被卡死，弹簧被卡涩，不能提供原设计0.586MPa的端面比压，导致密封面不能良好地贴和,液膜平衡被破坏,这时密封就会出现微漏，随着聚合物和杂质颗粒进入摩擦副端面，密封面逐渐被磨损，再加上动环轴向补偿不灵，造成密封泄漏量增加，最终导致密封彻底失效。
# i' g3 p4 p; v2 e3 改进措施
根据密封的失效原因，我们有针对性地从以下几个方面进行了技术改造：
% B( x( u! f1 H9 y4 t3.1 改变密封结构形式
" U/ J+ n9 P" q% {. Z. q! e# D根据该泵的具体工况条件，我们选用了艾志318型卡式单端面机械密封（集装式），其主要特点如下:
6 w! D4 n$ `5 P        通过自动锁紧环实现精确定心。
. b7 ?8 O) |& J8 |        可调节式压盖可直接配合常用螺栓使用,集装式结构安装方便。
9 e0 ~% ]0 J) h1 A5 M4 ^5 l6 u4 I# F        弹簧位于辅助密封圈外侧，与介质完全隔开，避免了弹簧的卡涩。
1 _: H+ M) R" S: n        动环采用的是整体浮动式非镶嵌，静环是通过计算机分析，设计的Z形，其优点是散热好，热量不宜积聚。  
  p4 m( ^( x- k% |1 I9 B3.2用柴油组分作冲洗液
由于渣油组分过重并含有较多的杂质和聚合物，使冲洗管线堵死而造成机械密封损坏，所以必须选用合适的冲洗液。按照乙烯工艺流程，E-DA103塔内的混合柴油组分将与渣油混合，生成最终产品，我们认为用混合柴油作为冲洗液比较合适，原因如下：
(1) 混合柴油组分清洁，并与渣油相容性好。
(2)     混合柴油组分的压力和温度都适合渣油泵工况。混合柴油组分为300℃以上的馏分，而渣油的工作温度为170℃，混合柴油作冲洗液不会汽化，有效地避免了泵的汽蚀。E-DA103的塔底循环泵E-GA105泵出口压力为0.54MPa,出口温度80℃。E-GA103泵其密封腔中的压力可由以下公式估算:
$ z  Y) d& {% h) O4 ]P＝(入口压力+出口压力)/2=0.438MPa
冲洗液压力比密封腔中的压力大0.1 MPa左右,是非常合适的,直接从E-GA105泵出口引入密封腔即可。
（3）  用混合柴油组分作冲洗液是最经济的，几乎没用增加任何投入，因为这部分柴油组分最终还是要与渣油混合。
4 H9 G2 `8 Q( m/ y* cE-GA103两台泵自2001年1月开始使用卡式机械密封，从现场情况来看密封效果非常好，运行至今仍没有任何泄漏迹象，使用寿命达到了2年以上。原8B1-P机封每套价格为960元，卡式机械密封每套2500元,两年内仅机封备件费就节约1万余元，通过去除密封冲洗,提高了泵的有效流量,经济效益是显而易见的。
, p( K: }* U5 ^3 ]2 x% s４ 结束语
  `. ]! k  l* E4 ~3 E通过对渣油泵机械密封结构的改造，并合理选用冲洗液，提高了机械密封的使用性能，解决了机械密封频繁泄漏的问题，降低了设备维护和维修费用，保证了装置的连续稳定生产。

williswon

还有一点，就是对于失效件的运行环境，包括结构设计的合理性分析也是常常容易忽视的问题。
$ O6 ?& R( c/ n2 u: ?4 K1 f我曾经遇到过这样一个问题，全自动超声波清洗机上的一个摇臂轴，使用两个月发生了断裂，最终分析原因就是由于施力点与支撑点相隔太远，导致产生很大的力矩，致使轴断裂。
$ j% R$ [; Z& j9 \后来厂家更改结构，增多一个支撑点，问题解决。现使用了三年安然无恙。
$ G# Q; M9 {: [, l
这个例子就说明结构设计对零件的使用寿命也是有很大的影响的。

williswon

这里也有一篇关于失效分析程序的文章,感兴趣的版友可以阅读一下:

9 T: X3 v0 r/ _, u[主题]: 失效分析程序
[链接]: http://www.3dportal.cn/discuz/viewthread.php?tid=238034&fromuid=175098

dsh9866

失效分析简单讲就是大处着眼,小处着手.首先要尽可能的收集完整失效残片,收集完整材料的制造加工制造流程方法、精度要求，热处理方法、要求的成分及性能指标，安装使用情况等等，要尽可能的全面和详细，这对分析是必备的，也是基本功。其次是采用宏观分析手段查明残片破断情况，是属于脆性断还是塑性断？确定裂纹的起源。第三是划定取样部位，采用适当的切割方法如线切割或机加工或火焰切割，加工至所需的试样尺寸，磨样制备试样，采用适当的观察设备如显微镜或电子显微镜找出缺陷原因所在，第四写出分析报告，保留试样与残片，以供可追溯性。

chenfu1

案例1：大电流导致器件金属融化
( M) U5 L0 _1 J某产品在用户现场频频出现损坏，经过对返修单板进行分析，发现大部分返修单板均是某接口器件失效，对器件进行解剖后，在金相显微镜下观察，发现器件是由于EOS导致内部铝线融化，导致器件失效，该EOS能量较大。进一步分析和该铝条相连的管脚电路应用，发现电路设计应用不当，没有采用保护电路，在用户现场带电插拔产生的电浪涌导致该器件失效。通过模拟试验再现了失效现象。
解决方法：在用户手册中强调该产品不支持带电插拔。
预防措施：在今后的设计中，考虑用户的使用习惯，增加防护电路设计，对产品进行热插拔设计。

0 O* ?, |, n- w0 f- ]6 T) T# R案例2：金丝疲劳断裂
某产品在用户现场使用半年以后，返修率惊人，达到30％，对产品进行分析，对主要失效器件进行失效分析，在扫描电镜下发现金属丝疲劳断裂导致器件失效。进一步的原因分析，发现是该产品的生产加工控制出现了问题，对潮湿敏感器件的管理没有按照J-STD-033A 标准进行，导致受潮器件没有按照规定时间进行高温烘烤，在过回流焊时出现“爆米花”效应，对器件造成了损伤，降低了可靠性，导致在用户现场器件失效。
解决措施：对用户现场的所有有问题的批次产品进行召回。
, Q, ]& t/ Y7 R& \* e/ V预防措施：在生产加工过程中严格进行MSD的管理和控制。
  d0 o, g& w4 ?% t) `- m3 N  j% B
4 n3 M0 f* w  F4 v案例3：电迁移导致器件长期可靠性下降
0 u% k4 Y4 c6 `' x4 D4 A0 `某产品在用户现场使用3年以后，返修率开始出现明显异常，进行失效分析发现，主要是某功率器件内部电迁移引起。该问题属于器件厂家的设计和制造缺陷。
解决措施：和厂家联系，确定有问题的批次，更换有问题批次的器件。
预防措施：对器件可靠性认证体系重新进行设计，减少厂家批次性问题的发生。
) v& z! o" l" C0 z. L8 R
下面简单谈谈在开发过程中的一些建议：
5 }( v, W/ h) d4 v! x3 {8 g- H要想设计质量可靠性达到要求的产品，主要有以下几个步骤：
明确产品的质量可靠性要求，如是消费级还是电信级，最终的客户是谁，客户的需求是什么，使用的环境是什么，产品返修率指标是多少？等等。。。。，由此确定产品的质量可靠性要求，作为产品规格明确下来。
在明确质量可靠性规格以后进行产品总体设计，这时最重要的是选择和使用质量可靠性符合产品规格要求的器件，比如产品的使用环境比较恶劣，如使用在高海拔、强辐射地区，则需要对应的选择合适的器件。如果在应用环境中，选用的器件本身的质量可靠性无法满足要求，那么这个设计从一开始就注定是失败的。
5 m: B) R. z$ L, m; v在选好器件后，就要考虑在设计应用中避免各种可能的应力对器件的损伤，如ESD防护设计、电浪涌防护设计、热设计、环境应力设计等，考虑到各种可能应力，并进行降额设计或者进行最坏情况分析。另外，还要进行信号完整性分析，EMC兼容设计等，来保证设计的产品的功能可靠性。在这一阶段，FMEA（失效模式影响分析）也是必不可少的步骤。
在设计阶段还要考虑产品的可加工性，如生产线的ESD、MSD控制水平是多少，如果生产线最多只能保证100V的ESD水平，那么ESD等级低于100V的器件就不要使用。又如现有的加工条件，不能够保证MSL（潮湿敏感等级）为6的器件的加工，那么也不能够选用。开发工程师在设计产品时往往对产品的可加工性考虑不周，导致产品的生产直通率较低。

- N! p; z8 i( j+ N; d6 W# {+ c综上所述，产品的质量可靠性设计是个系统工程，需要考虑的环节较多，任何一个环节考虑不周，都可能导致产品的质量可靠性达不到要求。在国际领先的公司里，在上述提到的各个技术领域都有专家负责建立设计规则或者评审规则，通过开发流程来保证产品质量可靠性。

[ 本帖最后由 wjliao 于 2007-8-26 17:46 编辑 ]

fgfg1968

我曾经历的一次失效分析：桥壳轴管断裂
2 k# F4 W: o0 x+ l# y2 r) F! Q: p1.材料用错，本应用45钢，误用45Mn2。
( k$ ?3 K; r; W0 u  p0 [2.焊接工艺，仍用原来工艺，没有加后处理工艺，导致组织恶化，应力集中。
5 U- a' Z/ a7 E# u" y/ ?后来返修切去原焊层，用特殊焊条，焊接后保温处理。

xutie

原帖由 williswon 于 2007-8-11 20:22 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
7 s; k! Y0 z0 |( O- }9 x其实,铁素体魏氏组织和通常的铁素铁还是可以区分的,魏氏组织是沿晶界向晶内生长的,轻微的呈锯止状,而严重的就会呈针状.

形成原因与终煅温度过高有关系.
5 w: }) Y' K* w9 |& s: D6 e
6 A- F& ~$ \: j正火是可以起到改善组织,细化晶粒的作用,同时也可以 ...

我有个不同意见：
! H- O7 Y# y0 l; u. E/ P魏氏体组织是个混合组织形态，基本的形状应该是P基体上的F向晶内生长，而不是长成针状或锯齿状的F就是魏氏体组织；一般比较难看，我们原来正火的检测中用100*看组织、高倍看魏氏体/异常组织，不知道对不？

violet2830

用质量管理的方法来分析，可以从几个方面：人、机（设备）、料、法（方法、工艺）、环（环境）、测等方面进行分析。失效也是的，可能测在这里体现的不多。但是前五个都是应该考虑的。

hyq

失效分析是一门很高深的领域,需要分析人员具备各方面的理论和实践经验,对人员的要求也相当高,不是说只要按1.2.3........几点做就可以胜任的.

xcy721626

失效分析是一项很复杂的工作，对失效件进行全面的了解是最重要的，当然这话说起来有些笼统，说白了也就是上面各位提到的那些方面，真正做到却是很不容易。
我的体会是：失效分析人员要以非常客观的态度去做分析，了解关于 失效件更可能全面的资料，不能凭感觉去做。也就是不能根据自己的看法先入为主的去给失效定个原因，然后像写论文一样去找证据。曾看到一篇轴的分析报告，大意是说由于有铸造裂纹的存在而导致的最终断裂，但整个报告中没有去证实该裂纹是铸造过程中产生的，让人觉得非常不解，就是因为分析者在心里早就把它定位为铸造裂纹，所以整个报告基本上很失败。
另外，对失效件进行痕迹分析是非常重要的，在做宏观分析的时候一定要仔细，很多失效报告在最终无法得到满意的 结论，因为在所有的项目都分析完后，没有发现任何问题，所以也就无法找到真正的原因。这种情况很多都能在宏观检验的时候由失效件及其相应的其它件的痕迹上找到根本的原因，建议看看《机械失效的痕迹分析〉

mdsli

fmea只是一个思路,一个工具,或者干脆就是个格式而已.它可以帮你更好的解决问题,但问题的解决还是要落实到技术层面上.

6 Y! Z# u9 J* O  b  H5 Y; H26楼的例子:
! T2 M7 C+ S* U- c* U3 W  ?+ z"平面度超差"不应该是effect,而是个mode
9 d3 L0 e1 J( X) s, q所谓effect,在这里应该是指因为"平面度超差"而产生的问题,如装配不好等等,这样才谈的上评估紧跟着的严重度sev

li_1967

本人搞的注塑机紧固螺栓断裂失效分析报告：

8 j0 i$ [. t  r  H# @一、 基本情况：送检注塑模具紧固螺栓尺寸为M22，制造材料为45钢，于光身处断裂，形貌如图1所示。断口粗糙，断裂之前无任何颈缩现象，如图2所示。
二、非金属夹杂物评定
钢中非金属夹杂物主要是氧化物，如图3所示。依据GBT 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定  标准评级图显微检验法》ISO评级图，评定为1级。
; F! r! T) N" ^6 N* A三、热处理组织评定
热处理组织心部为回火索氏体+铁素体+贝氏体，如图4所示。此外，齿根部也有裂纹，如图5所示。齿部组织为回火索氏体，如图6所示。螺栓经过调质处理，但是没有淬透，心部有铁素体析出（网状）。
四、表面缺陷  主裂纹在光身（无螺纹位置）处，该处车刀纹明显，如图7所示。钢铁材料的很高的缺口敏感性，这刀纹便是缺口，裂纹源由此形成。
五、硬度测试  表面硬度为HRC26.
; [+ s, {( ^* F% X) Y六、分析结论：1. 螺栓原材料组织合格。
% \$ S2 a4 d8 b$ B  z& |1 Q2.螺栓热处理后获得回火索氏体，但心部有铁素体，未淬透。
+ z$ e0 Z$ v& X! W3.螺栓断裂原因是明显加工刀纹的表面缺陷及网状铁素体。
8 H" Q" d1 p8 ~- V3 h
图示说明：
图1 送检样品                                             

% L7 V% b0 t+ X& J图2脆性断口
* q: d! E9 H7 E8 V
图3 钢中非金属夹杂物评定（未侵蚀）100×

图4 心部组织（a）100×
" b5 G3 w+ M% ^
图4 心部组织（b）500×
. w3 ~6 h: C9 o4 l
! y- I% w% I" v2 ^7 m图5 齿根部裂纹（a）100×
* z- b& W9 H4 c3 F4 r. K- |
# J% q0 Q" F/ ^; C

! U9 o! c4 t* i: W" V
: }% h& g* @( I

+ j+ K' N4 i+ p- v$ g* L. C
$ p' w% t- j( e$ u& s6 M1 a
' y2 E: r: K* O$ O. x[ 本帖最后由 li_1967 于 2009-5-26 00:49 编辑 ]

li_1967

图6 齿部回火索氏体500×

2 K) v, i$ Z! N' d+ x图7 表面刀纹1.5×

nel1982

4 w9 X+ y3 T$ Z+ y2 N1 ]0 v5 I7 [, E

; h8 Y" S! C6 L! A
$ v1 ?: h! }; g3 m/ G( h% J3 L

踏浪东海

失效分析很复杂啊。
牵涉到，产品的特点、材料性质、工艺等。附件是个螺母断口分析的实例。供大家参考。
% b1 k6 v/ ]2 z! _4 N( u谢谢。

zxgwenxin

是从事内燃机零部件设计制作的，在内燃机中缸套-活塞－活塞环摩擦副的失效分析最难弄。例如活塞环常见的失效形式为失去密封气体作用使动力不足、控油失效产生尾气多，甚至发生断裂导致发动机卡死。对其效分析从以下方面考虑：
0 D( k' G& Y6 p. f8 L1. 基体材料强度不足失去弹性，甚至材料中缩孔或夹杂产生断裂；
2.活塞环不耐磨使磨损过度发生窜气，甚至过度磨损导致厚度变小导致强度不足发生断裂；
3.使用工况恶劣导致失效，如空气中砂粒过多，空气滤清气破损使砂粒进入燃烧室，粘在汽缸个壁上使环磨损过度发生失效。
我国格尔木和东北白城机务段机车活塞环出现问题的原因多是以上第三点，我们对其油底壳的机油与燃烧室的积炭进行分析均发现硅含量较高，证实了我们的结论。