由车厢脱离想到的“失效分析”重要性！

地铁车厢脱离，造成30多人受伤，万幸的是没有人因此而失去宝贵的生命！

        看到此新闻，我第一时间想到的是“失效分析”，必须要找出发生事故的根源，是维护问题、安装问题还是产品质量问题？是否存在普遍性？该如何排除，如何预防？只有找到问题的根源，才能第一时间避免类似悲剧的再次发生，才能找到真正的责任人来为此承担必要的经济与法律责任。

关于“失效分析”的定义、简介、原理、执行步骤等等，百度百科有详细的介绍：

“失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及。它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。其方法分为有损分析，无损分析，物理分析，化学分析等......”

需要详细了解的可自行查询。

本文着重和大家分享几个具体机械部件失效分析的内容供参考：

1、发动机曲轴连杆断裂失效分析

       曲轴连杆机构是往复式内燃机的主要工作机构。在作功中程，它将燃料燃烧产生的热能活塞往复运动、曲轴旋转运动而转变为机械能，对外输出动力；在其他冲程，则依靠曲轴和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动，为下一次作功创造条件。

　 在高温、高压、高速以及化学腐蚀条件下工作的曲轴连杆机构受到各种力的作用。例如，在气缸中作往复运动的机件，要受到气体力、惯性力的作用；旋转机件要受到离心力的作用；相对运动机件要受到摩擦力的作用。这些力作用在曲轴连杆机构上，会使各传动机件受到拉伸、压缩和弯扭等不同形式的载荷。因此，在结构和选材上必须采取相应的措施。

        我们实验室可借助专业的分析设备设施找出由于选材、生产等过程中，各个工艺环节有一些无法预知的因素，在实际运用过程中，产生的断裂等发生的真正原因，为选材、生产过程提供有力的依据。

2、工程机械轴套开裂分析

一、热裂： 裂纹外形弯弯曲曲，断口很不规则 呈藕断丝连状，而且表面较宽，越到里面越窄，属热裂 其机理是：钢水注入型腔后开始冷凝，当结晶骨架已经形成并开始线收缩后．由于此时内部钢水并未完成凝固成固态 使收缩受阻，铸件中就会产生应力或塑性变形．当它们超过在此高温下的材质强度极限时，铸件就会开裂。

（1）、热裂纹的形貌和特征

       热裂纹是铸件在凝固末期或凝固后不久尚处于强度和塑性很低状态下，因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。热裂纹是铸钢件、可锻铸铁件和某些轻合金铸件生产中常见的铸造缺陷之一。热裂纹在晶界萌生并沿晶界扩展，其形状粗细不均，曲折而不规则。裂纹的表面呈氧化色，无金属光泽。铸钢件裂纹表面近似黑色，而铝合金则呈暗灰色。外裂纹肉眼可见，可根据外形和断口特征与冷裂区分。

     热裂纹又可分为外裂纹和内裂纹。在铸件表面可以看到的热裂纹称为外裂纹。外裂纹常产生在铸件的拐角处、截面厚度急剧变化处或局部疑固缓慢处、容易产生应力集中的地方。其特征是表面宽内部窄，呈撕裂状。有时断口会贯穿整个铸件断面。热裂纹的另一特征是裂纹沿晶粒边界分布。内裂纹一般发生在铸件内部最后凝固的部位裂纹形状很不规则，断面常伴有树枝晶，通常情况下，内裂纹不会延伸到铸件表面。

（2） 热裂纹形成的原因

      形成热裂纹的理论原因和实际原因很多，但根本原因是铸件的凝固方式和凝固时期铸件的热应力和收缩应力。

     液体金属浇入到铸型后，热量散失主要是通过型壁，所以，凝固总是从铸件表面开始。当凝固后期出现大量的枝晶并搭接成完整的骨架时，固态收缩开始产生。但此时枝晶之间还存在一层尚未凝固舶液体金属薄膜（液膜），如果铸件收缩不受任何阻碍，那么枝晶骨架可以自由收缩，不受力的作用。当枝晶骨架的收缩受到砂型或砂芯等的阻碍时，不能自由收缩就会产生拉应力。当拉应力超过其材料强度极限时，枝晶之间就会产生开裂。如果枝晶骨架被拉开的速度很慢，而且被拉开部分周围有足够的金属液及时流入拉裂处并补充，那么铸件不会产生热裂纹。相反，如果开裂处得不到金属液的补充，铸件就会出现热裂纹。

      由此可知，宽凝固温度范围，糊状或海绵网络状凝固方式的合金最容易产生热裂。随着凝固温度范围的变窄，合金的热裂倾向变小，恒温凝固的共晶成分的合金最不容易形成热裂。热裂形成于铸件凝固时期，但并不意味着铸件凝固时必然产生热裂。主要取决于铸件凝固时期的热应力和收缩应力。铸件凝固区域固相晶粒骨架中的热应力，易使铸件产生热裂或皮下热裂；外部阻碍因素造成的收缩应力，则是铸件产生热裂的主要条件。处于凝固状态的铸件外壳，其线收缩受到砂芯、型砂、铸件表面同砂型表面摩擦力等外部因素阻碍，外壳中就会有收缩应力（拉应力），铸件热节，特别是热节处尖角所形成的外壳较薄，就成为收缩应力集中的地方，铸件最容易在这些地方产生热裂。

     热裂纹产生的原因体现在工艺和铸件结构方面其中有：铸件壁厚不均匀，内角太小；搭接部位分叉太多，铸件外框、肋板等阻碍铸件正常收缩；浇冒口系统阻碍铸件正常收缩，如浇冒口靠近箱带或浇冒口之间型砂强度很高，限制了铸件的自由收缩；冒口太小或太大；合金线收缩率太大；合金中低熔点相形成元素超标，铸钢铸铁中硫、磷含量高；铸件开箱落砂过早，冷却过快。

3、电镀螺栓头部开裂失效分析

        电镀过程是一个复杂的化学物理过程，影响电镀产品的因素很多。电镀液的组成、电镀工艺、镀件的表面状况及生产过程中的一些细小的疏忽都会对电镀产品的最终质量形成巨大的影响。由于镀层的厚度通常在微米的数量级，要准确分析出造成镀层的缺陷必须借助一些分析仪器设备才能完成，通过这些仪器设备，找出失效的根源，最终为生产工艺改进提供科学依据。

     为进一步验证失效的模式,需采用高倍显微镜和电子扫描显微镜对失效部位的形状、位置颜色、机械和物理结构、物理特性等进行科学的表征,同时采用各种分析仪器对失效部位的化学元素和分子的构成进行测量,为判断失效的原因提供依据。

    我们实验室可根据失效部位的特征分析,结合失效发生的情况调查,对失效模式和现象进行理论推理,提出导致该失效模式产生的内在原因和物理化学过程。从电镀工艺和电镀材料等方面查找原因，分析缺陷形貌，发现是否由C和O从电镀工艺和电镀材料等造成，从而分析出漏镀的具体原因。

      质量管理，实验室检验是一件很严肃，且极具技术含量的事情，值得我们认真去研究和应用，希望未来有更多人能加入。

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