本書(shū)提供了60個(gè)機(jī)械零部件的失效分析案例,這些案例多涉及鐵路與汽車領(lǐng)域的零部件,大多數(shù)為狹義的失效分析范疇,希望對(duì)初涉失效分析領(lǐng)域的科技工作者提供一定的幫助。本書(shū)首先對(duì)作者在失效分析工作中的心得進(jìn)行總結(jié),隨后按照多種零部件的失效原因?qū)⑷膭澐譃槲逭,從設(shè)計(jì),冶金,冷、熱加工,裝配,使用,環(huán)境等多方面進(jìn)行闡述。本書(shū)案例多采用四步走形式:實(shí)例簡(jiǎn)介、測(cè)試分析、失效原因和改進(jìn)方案,結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)潔明了,方便讀者閱讀。
我國(guó)的失效分析工作自20世紀(jì)70年代進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的全新時(shí)期,在失效分析、預(yù)測(cè)及預(yù)防知識(shí)的普及教育方面,已編輯出版了大量的教材、專著及技術(shù)叢書(shū)。對(duì)培養(yǎng)失效分析專門(mén)人才和提高失效分析人員素質(zhì)起到了一定的作用。作者作為失效分析工作者,將一些典型的案例羅列總結(jié)成冊(cè),主要目的如下:
1)失效分析是一門(mén)覆蓋面很廣,綜合多個(gè)學(xué)科的全方位新興學(xué)科。目前,國(guó)內(nèi)院校尚未對(duì)相關(guān)專業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)培養(yǎng),大多從業(yè)人員都是參加工作以后從零開(kāi)始積累,這樣勢(shì)必造成初學(xué)者在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)掌握的仍是較為零散的知識(shí)點(diǎn)。作者認(rèn)為案例教學(xué)對(duì)于初學(xué)者可起到事半功倍的作用,一方面初學(xué)者可以快速地了解該行業(yè)產(chǎn)品的基本失效類型;另一方面通過(guò)對(duì)多個(gè)案例的學(xué)習(xí),初學(xué)者在分析方法和分析思路上必有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)。
2)失效分析工作的終極目標(biāo)是“消除”失效。通常,金屬材料機(jī)械零部件的生命周期包括:設(shè)計(jì),選材,冷、熱加工,裝配,使用,維修,失效等諸多過(guò)程,而每個(gè)過(guò)程中工作人員考慮問(wèn)題的角度往往是不同的。因此,產(chǎn)品在流轉(zhuǎn)過(guò)程中常存在一些比較容易被忽視的細(xì)節(jié),最終導(dǎo)致失效的原因也是多種多樣的。那么,通過(guò)對(duì)產(chǎn)品各種失效類型的總結(jié),并提出預(yù)防、改進(jìn)措施,使設(shè)計(jì)和維護(hù)部門(mén)得到警示和借鑒,作為工作的指導(dǎo)或參考,對(duì)于今后的設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)、加工、維護(hù)及使用等眾多方面無(wú)疑是有巨大幫助的,這也在某種程度上“消除”了失效的再發(fā)生。
3)一份完整的失效分析報(bào)告,即是一個(gè)小型項(xiàng)目,包括前期策劃、信息采集、分析測(cè)試、總結(jié)并提出預(yù)防措施等多個(gè)步驟。每份報(bào)告的完成,也必將使項(xiàng)目組成員得到一定程度的提升。作者將之前所有的工作總結(jié)成冊(cè),希望與廣大同仁共同探討,也希望在整理的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不足并及時(shí)改正以期取得更大的進(jìn)步。
目前,關(guān)于失效分析方面的著作越來(lái)越多,且大多按產(chǎn)品進(jìn)行分類,這樣有助于工作者對(duì)某類產(chǎn)品有較為深入的研究。但作者認(rèn)為按失效原因進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)也不失為一種好辦法,其原因如下:
1)失效分析多附屬于檢測(cè)機(jī)構(gòu),對(duì)于委托者而言,其大多進(jìn)行分析的目的在于找出直接的失效原因,以完成責(zé)任判定。
2)金屬材料機(jī)械零部件產(chǎn)品的制造過(guò)程大多較為接近,對(duì)于初涉失效分析的工作者,按失效原因統(tǒng)計(jì)更容易構(gòu)建整體框架,形成較為完整的分析思路。
3)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的失效原因統(tǒng)計(jì),可羅列出問(wèn)題比例較高的某類原因并進(jìn)行重點(diǎn)改進(jìn),從而將故障率大幅降低。
當(dāng)然,這種方法也有其不足之處,尤其是對(duì)長(zhǎng)期從事失效分析工作的人員,可能會(huì)造成博而不精的影響。因此,本書(shū)主要供入門(mén)級(jí)人員學(xué)習(xí)、參考。
本書(shū)承蒙中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司總工程師陳篤撰寫(xiě)序言。在案例的編寫(xiě)過(guò)程中,得到了中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司李愛(ài)東、羅寧、吳建華等前輩的具體指導(dǎo),盧南雁、潘安霞、梁會(huì)雷、王群、任立文、石磊、文超、夏少華、曹渝等同志也提供了許多的幫助,還得到該公司多個(gè)部門(mén)的大力支持和幫助。四川大學(xué)沈保羅教授和重慶義揚(yáng)機(jī)電設(shè)備有限公司李志義教授對(duì)書(shū)稿進(jìn)行了審閱并提出了許多寶貴的意見(jiàn),在此一并表示感謝。
由于作者水平有限,書(shū)中難免會(huì)有不妥與錯(cuò)誤之處,敬請(qǐng)讀者指正。
作者
序
前言
第1章緒論
1.1失效分析的基礎(chǔ)知識(shí)
1.2失效分析的思路與方法
1.2.1失效分析思路
1.2.2失效分析方法
1.3失效分析的難點(diǎn)與不足
1.4本書(shū)的研究?jī)?nèi)容與案例結(jié)構(gòu)
1.4.1研究?jī)?nèi)容
1.4.2案例結(jié)構(gòu)
第2章設(shè)計(jì)因素為主引起的失效
案例1鋁型材模具開(kāi)裂
案例2楔形塊斷裂
案例3軸套開(kāi)裂
案例4活塞桿斷裂
案例5花鍵軸斷裂
案例6套圈開(kāi)裂
案例7電刷蓋鋁殼對(duì)比
案例8中間環(huán)開(kāi)裂
案例9軸承端部螺栓斷裂
第3章冶金及材質(zhì)因素為主引起的失效
案例10花鍵軸表面磁痕
案例11壓潰體開(kāi)裂
案例12密封環(huán)斷裂
案例13主動(dòng)齒輪齒面缺陷
案例14機(jī)車齒輪開(kāi)裂
案例15大型齒輪心部缺陷
案例16從板開(kāi)裂
案例17閘片托開(kāi)裂
第4章熱加工因素為主引起的失效
4.1鑄造缺陷為主引起的失效
案例18鐵裙開(kāi)裂
案例19懸掛梁開(kāi)裂
案例20軸箱體開(kāi)裂
案例21銷座開(kāi)裂
4.2鍛造缺陷為主引起的失效
案例22車軸斷裂
案例23牽引桿開(kāi)裂
案例24軸承滾柱表面裂紋
案例25連桿斷裂
案例26轂裂紋
4.3焊接及補(bǔ)焊缺陷為主引起的失效
案例27搖臂開(kāi)裂
案例28碳鋼焊板開(kāi)裂
案例29轉(zhuǎn)向架開(kāi)裂
案例30模具開(kāi)裂
案例31懸掛梁開(kāi)裂
案例32彎軸表面缺陷
4.4熱處理相關(guān)的失效
案例33從動(dòng)齒輪環(huán)油槽裂紋
案例34棒料開(kāi)裂
案例35鉤舌盤(pán)開(kāi)裂
案例36軸承圈表面缺陷
案例37模具開(kāi)裂
案例38車軸斷裂
案例39齒輪軸斷裂
案例40主動(dòng)齒輪斷裂
案例41尾框和扁銷斷裂
案例42缸套淬火缺陷
第5章冷加工及裝配因素為主引起的失效
案例43機(jī)車軸箱彈簧斷裂
案例44空調(diào)風(fēng)機(jī)支架開(kāi)裂
案例45杠桿圓銷表面缺陷
案例46墊圈斷裂
案例47壓潰體開(kāi)裂
案例48從動(dòng)齒輪斷齒
案例49套管開(kāi)裂
案例50螺栓表面缺陷
案例51從動(dòng)齒輪齒面缺陷
第6章環(huán)境及使用因素為主引起的失效
案例52鋁散熱器泄漏
案例53導(dǎo)輥表面缺陷
案例54齒輪表面缺陷
案例55氣閥桿斷裂
案例56凸輪軸齒輪斷齒
案例57大齒輪端面開(kāi)裂
案例58軸承振動(dòng)報(bào)警
案例59軸承內(nèi)圈開(kāi)裂
案例60螺栓斷裂
參考文獻(xiàn)