汽车零部件常见失效分析技术

科技   2024-11-15 11:45   北京  

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以下为正文:

作者:潘安霞,中车技术专家,仿真专栏作者


1、金相检测技术 
  • 金相分析技术是失效分析中最重要的方法,主要分为以下几个方面:

  • 低倍组织缺陷评定 

  • 锻造流线检测 

  • 分析样件

  • 显微组织是否符合标准/预期要求

  • 评定非金属夹杂物级别 

  • 测定晶粒度 

  • 脱碳层检测 

  • 渗碳层检测 

  • 判断裂纹类型(淬火裂纹?锻造裂纹?) 

  • 确定裂纹扩展方式(穿晶?沿晶?)

  • ....... 
案例1:金相检测实例——低温冲击功不合格原因分析 以下钢板的3个试样中,一个试样低温冲击功不合格,而其他两个试样合格。检测人员通过观察其冲击试样金相组织,发现钢板在板厚发现存在严重的珠光体条带现象,这是造成低温冲击性能不达标和冲击性能值波动较大的主要原因。
2、无损检测——(重点介绍X射线无损检测技术) 
无损检测采用传统的射线照相检测(RT)、射线数字成像检测(DR)及机算机断层扫描技术(CT)技术,在对被检测物体无损伤的条件下,以平面叠加投影或二维断层图像的形式,清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况。射线检测技术在缺陷表征中的应用主要有以下5个方面:
(1)缺陷的识别 
(2)缺陷尺寸测量 
(3)三维重建及缺陷提取(可以对材料内部缺陷三维重构,表征缺陷形状和分布) 
(4)不拆解情况下内部结构分析 
(5)不拆解情况下装配分析 
3、化学成分分析 
材料化学成分分析主要用于排查设计选材是否不当,存在以次充优或以假乱真。
4、力学性能 
为什么要做力学性能测试?
  • 根据失效分析的目的、要求及可能性,对硬度、室温拉伸、冲击、弯曲、压扁、疲劳及高温下的力学性能等进行测定(不破坏主要失效特征);
  • 评定失效件的工艺与材质是否符合要求;
  • 获得材料抵抗变形或断裂的临界值。

力学性能不合格的常见原因:
  • 热处理工艺不当;
  • 取样位置或取样方式不当;
  • 材料偏析严重。

5、断口分析技术(断口分析三板斧) 
通过断口的形态分析,可以研究断裂的一些基本问题:如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。因此,断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。
断口记录了从裂纹萌生、扩展直到断裂的全过程,是全信息的。断口可以说是断裂故障的“第一裂纹”,而其他裂纹可能是第二甚至第三生成的。第一与第二裂纹的模式、原因和机理有时是相同的,有时是不同的,也就是说裂纹有可能只记录了断裂后期的信息,因此断口分析在断裂事故分析中具有核心的地位和作用。
断口有时是断裂失效(事故)唯一的“物证”人证有时是不可靠的,只能作为辅助信息或证据。
利用现代分析技术和方法断口包含的信息是可以“破译"的,析断口可以获取失效的信息。
如何进行断口分析?
  • 第一板斧:按图索骥 

提供典型断口宏观照片,学习断口形貌特征,可以独立判断断口类型。
第二板斧:顺藤摸瓜 
寻找到断裂的源头是整个分析的重中之重,否则后期的分析将成为无本之本。
第三板斧:一叶知秋 
从一片树叶的掉落,可以预知秋天的到来。断口的微观和宏观信息也同样存在一定联系,通过断口微观特征观察也可以进一步验证宏观检查的判断结果。

综上,断口分析技术可以归纳为以下三点:
  • 按图索骥,预判断口类型;

  • 顺藤摸瓜,寻找断裂源头;

  • 一叶知秋,微观佐证宏观


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