浅谈机械产品失效模式

机械设备中各种零部件都具有一定的功能,当机件在载荷的作用下丧失最初规定的功能时为失效,通过对失效件的分析和验证,模拟重现失效现象,找出失效原因、机理、原因和规律,并提出改进措施和预防对策,可提高产品质量,对产品修复、改进及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。机械产品的失效通常分为两大类,一类是断裂失效,另一类是非断裂失效,断裂失效常按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂,非断裂失效主要有磨损失效和腐蚀失效。     

钨基合金的断裂失效和强韧化研究现状

对比分析了钨合金材料的断裂失效特征及不同断裂行为的模型和机理,综述了几种针对钨合金材料的断裂失效特性而进行的强韧化技术和其研究现状,特别是就绝热剪切局域化对材料性能的影响进行了分析,提出了钨基合金材料的研究和发展方向.     

TC4钛合金脊柱螺钉失效分析

TC4钛合金脊柱螺钉在植入人体后,在低于其预期寿命时,发生断裂失效。为了避免该材料在今后使用过程中发生异常断裂事故,有必要分析这一断裂失效的原因,为改进材料的制备工艺提供必要的信息。为此本研究对这一生物材料断口作了扫描电镜观察及能谱分析,同时还作了化学成分分析与金相分析。结果发现断口处没有发生明显的塑性变形,且疲劳源、慢速和快速裂纹扩展区轮廓非常明显。认为该零件所用材料的冶金质量不是其失效原因,而疲劳断裂才是其真正的失效机制。     

西气东输二线高强韧性焊管及保障管道安全运行的关键技术

西气东输二线是全球规模最大的X80钢级高压输气管道工程.回顾了国内外管线钢及油气输送焊管的发展历程,展示了我国用于西二线的X80钢级高韧性管线钢及焊管的研制成果,重点论述了保障管道本质安全的关键技术.管道运行安全至关重要.油气输送管道的失效模式主要包括断裂、变形和表面损伤三大类.断裂失效中,延性断裂长程扩展是高压输气管道破坏性最大的失效表现形式;变形失效中,地震、地质灾害引起地面运动导致的管道局部屈曲也备受关注;表面损伤失效中,腐蚀最为突出.西二线工程面临的一系列重大挑战,集中表现在涉及管道本质安全性的断裂控制(重点是延性断裂的止裂控制)、应变控制(防止地表运动引起管道局部屈曲而破坏)及腐蚀控制(包括相关连的应变时效控制).对上述关键技术逐一进行了评述.     

60Si2Mn钢板弹簧失效分析

某厂生产的钢板弹簧在台架疲劳试验中发生早期断裂失效,为了找出其失效原因并制定防止断裂失效的预防措施,通过宏观观察、扫描电镜、金相检验等方法对断裂钢板弹簧进行了失效分析。结果表明:断裂发生在板簧紧固处附近,断口起源于板簧喷丸面;断口区域有明显的贝纹线特征,该断裂属于疲劳断裂;弹簧扁钢局部发生过热,出现组织晶粒粗大和全脱碳等异常组织。通过降低加热温度和减少在加热炉内高温段的停留时间,选择合适的加热速度,并控制炉内气氛等措施,可减少甚至避免热处理过程中局部过热造成的板簧早期断裂失效。     

热风循环风机轴断裂失效分析

为了研究热风循环风机轴失效形式、影响因素和预防措施,改善相关金属零部件质量,提高设备安全性和可靠性。针对某铝合金热处理设备中的热风循环风机轴断裂失效问题,采用化学成分分析、力学性能测试、金相检验、SEM检验、有限元法等技术手段,分析了风机轴断裂失效的原因,并提出了针对性的预防与改进措施。结果表明,热风循环风机轴的断裂形式为低名义应力和轻微应力集中情况下的旋转弯曲疲劳断裂,维修时的焊接加工缺陷以及轴肩附近直径的阶梯变化,造成了不同程度的应力集中,降低了材料的疲劳寿命,最终导致了轴断裂失效。     

铝合金汽车齿轮断裂失效分析

铝合金汽车齿轮断裂会引发严重事故,对车辆安全造成极大的影响,为此提出铝合金汽车齿轮断裂失效分析研究。通过对铝合金汽车齿轮断裂口理化检验,判明断裂失效机理,综合检验结果分析得到,失效中多数原因由于疲劳断裂造成,并且端口组织发生了一定程度的组织形变,为铝合金汽车齿轮质量把控提供方向。     

轧辊失效方式及其原因分析

介绍了轧辊存在剥落、断裂、裂纹等几种失效方式,并重点分析了轧辊剥落和断裂产生的机理,为分析生产实践中轧辊失效原因和采取相应改进措施以提高轧辊使用寿命提供了依据。     

热风炉钢铁材料失效问题调查

对某厂热风系统所发生过的材料失效问题进行了梳理,重点对煤气支管腐蚀失效、热风管系腐蚀失效、波纹补偿器开裂失效和热风炉炉壳开裂等问题展开了调查分析。结果表明:煤气支管因Cl、S和N的腐蚀性介质的冷凝水的存在,发生电化学腐蚀而引起材质失效;热风管系波纹补偿器则由于硝酸根腐蚀而引起材质失效;热风管波纹补偿器因高温疲劳断裂而发生爆裂;热风炉炉壳开裂的因素,则主要是由于有残余应力、交变应力和腐蚀介质的存在。     

0Cr17Ni4Cu4Nb传感器断裂原因分析

某力学传感器在出厂检验流程中发生断裂失效,为了确定失效原因,防止此类失效事件再次发生,实验对该传感器的力学性能、金相组织和断口形貌进行了分析,确定了断裂原因。结果表明,传感器的失效模式为氢致延迟开裂,材料中氢含量偏高和开裂位置机加工质量较差是导致传感器发生氢致开裂的主要原因。结合失效原因,提出了改进措施。     

钢液中球状夹杂物颗粒受力情况的数值模拟

通过理论分析和数值模拟的方法,研究了1873 K钢液中球状夹杂物颗粒运动过程中的受力情况.静止钢液和湍流场中,夹杂物颗粒所受的压力梯度力、虚拟质量力、Saffman力及Magnus力较小,可以忽略不计.静止钢液和均匀湍流场中,随着夹杂物颗粒尺寸的变大,颗粒所受Brown力逐渐衰减,当夹杂物颗粒直径大于20μm时颗粒所受Brown力基本不会对其运动造成影响,可以忽略不计.小于10μm的夹杂物颗粒布朗运动较为剧烈,单位质量夹杂物颗粒所受Basset力和Brown力较大,成为主导夹杂物颗粒运动的主要作用力;尺寸较大的夹杂物颗粒(直径D>50μm),Basset力、质量力和Stokes力共同作用影响夹杂物颗粒的运动、碰撞和去除.      

电解铜箔表面光亮带产生原因的研究

研究了阴极辊焊缝处组织与电解铜箔表面上形成的光亮带之间的关系。研究发现，在电解铜箔生产中，阴极辊表面焊缝处组织与基体金属组织晶粒尺寸不同级，因此电流在阴极上分布不均匀，在相同时间内沉积的铜箔厚度也不均匀，厚度差引起铜箔色差，形成光亮带；从电结晶的角度看，焊缝处晶粒尺寸大、分布的电流密度低，因此，在焊缝处沉积的铜箔的晶粒尺寸也较大，焊缝斑被原样复制。     

CSP与传统工艺生产无取向电工钢的组织和织构对磁性能影响的对比分析

 摘 要：本文对CSP工艺及传统工艺流程下再结晶退火织构和组织对成品磁性能的影响进行了对比分析,结果发现：同牌号的无取向电工钢,CSP流程生产的成品组织尺寸大、铁损低;CSP工艺流程的再结晶退火织构具有高的{100}<0vw>有利织构组分,较低的不利织构{111}组分;CSP流程生产的无取向电工钢磁性能得到明显提高,磁感B50值提高约0.02T。     

应用格子 Boltzmann方法直接数值模拟研究钢中夹杂物上浮及碰撞行为

采用格子Boltzmann方法对钢液中夹杂物上浮及上浮过程中的碰撞行为进行直接数值模拟研究.结果表明,不同尺寸夹杂物颗粒上浮速度的模拟结果和理论值基本一致,表明本文所采用的数值算法能够精确有效地对钢液中固相夹杂物颗粒运动行为进行研究.当钢液中直径为80μm的夹杂物颗粒位于直径为40μm的下方并一起上浮时,直径为80μm的夹杂物颗粒会逐渐追赶上直径为40μm的夹杂物颗粒并发生碰撞形成大尺寸凝聚体,凝聚体的上浮速度显著大于二者单独上浮时的上浮速度.对于直径为40μm的夹杂物来说,形成凝聚体后的上浮速度比单独上浮时的上浮速度增加300%.实际炼钢过程中,采取必要的措施增加夹杂物颗粒之间上浮过程中的碰撞凝聚,对于提高夹杂物颗粒的上浮速度,尤其是小尺寸夹杂上浮去除速度,提高钢液的洁净度具有重要的意义.      

直轧过程中奥氏体和铁素体晶粒尺寸变化规律

在Gleeble-1500热模拟试验机上通过对普通碳素钢Q345进行不同温度制度和变形制度的试验，研究了不同工艺条件对奥氏体和铁素体晶粒大小的影响，并对直接轧制Q345钢的组织进行了研究。结果表明，模拟直接轧制板坯在终轧后其奥氏体晶粒尺寸由边部到中部是逐渐增大的，而其冷却后得到的室温铁素体组织也呈现同样的趋势，并且在直轧中部还出现了针状铁素体。     

Zero Inclusion Steel and its Oxide Inclusions Characteristics

Vacuum induction melting and electron beam melting have been used to produce a steel with a composition of 4×10^?6 T[O], 5×10^?6 [S], 3×10^?6 [N]. Examining the samples of the steel with original position analysis and SEM showed that the non‐metallic inclusions in the steel were mainly alumina particles with a size ranging from 1 to 4 microns. The morphology and composition of the inclusions extracted electrolytically from the steel were analysed using SEM and EDS. It was found that some deoxidization products and lining materials with a size ranging from 10 to 20 microns, and some flux inclusions with a size around 40 microns existed in the steel. Most of these bigger inclusions originated from raw materials. Finally this paper also proposed an effective method to remove these bigger inclusion particles from zero inclusion steel.     

X70管线钢RH真空脱气过程夹杂物的去除行为

 利用ASPEX全自动扫描电镜对X70管线钢RH真空处理过程的夹杂物形貌、成分、数量和尺寸进行了系统研究。结果表明,RH过程中夹杂物主要为液态球状含少量MgO的CaO-Al2O3系夹杂物。夹杂物随RH真空处理时间的增加而减少,RH处理28min后,钢液中夹杂物去除率达70%。除延长RH真空处理时间外,减少RH进站夹杂物可大幅降低RH终点夹杂物数量。总体夹杂物和1~5μm夹杂物数量随RH真空处理时间单调递减;对于大于5μm的夹杂物,其数量先增大后减少,而且随着夹杂物尺寸的增加,数量达到最大值所需真空处理时间增加。RH真空处理后,夹杂物平均尺寸有所增加,由2.2~2.5μm增加到3.0~3.9μm。     

Comparative study of resistance spot welding performance between cold-rolled DP980 and Q&P980 steels

Advanced high strength steel (AHSS) has been widely used in the automobile industry.The resistance spot welding performance of DP980 and Q&P980 steels was studied through comparing the two steels’welding current range,tensile shear strength (TSS),cross tension strength (CTS),weld spots’microhardness,etc.The following conclusions were achieved:It is easy for both DP980 and Q&P980 steels to get a nugget size bigger than 4 mm,they all have welding current ranges exceeding 2 kA and high weld strength.     

稀土混凝剂与PAC絮体形态的对比分析

采用稀土混凝剂(REC)和常规PAC混凝剂,对浊度为760NTU、pH=7.5的黄河原水进行混凝处理.试验得出了最佳投药量,研究了投药量及最佳投药量下pH、搅拌历时所形成絮凝体的分形维数、平均粒径和圆度的变化趋势,对两种混凝剂混凝性能及机理进行了比较分析.结果表明,在最佳投药量下,REC的去浊率为99.8%,剩余浊度为1.4NTU,PAC的去浊率为98.4%,剩余浊度为10.8 NTU;REC絮体分形维数大于PAC絮体分形维数,REC的分形维数最高达2.12,PAC的为1.72;REC的絮体粒度小于PAC的絮体粒度,但REC絮体的圆度系数大于PAC絮体的圆度系数;REC的电性中和能力强于PAC,REC混凝剂具有形成絮体速度快、絮体密实、含水率低、出水浊度低等优点.     

不同粒度钼粉对板材组织的影响

通过将不同粒度及形貌的钼粉进行压制烧结成为板坯,再进行轧制加工及不同温度的退火处理观察其显微组织后发现：在同样的烧结工艺下,大粒度钼粉及小粒度钼粉烧结组织的晶粒较大,普通粒度钼粉烧结组织的晶粒细小;在同样的加工工艺下,普通粒度钼粉制备的板坯组织粗大,大粒度钼粉制备的板坯组织较细,小粒度钼粉制备的板坯组织最细小;在1 150～1 200℃退火时,普通粒度钼粉制备板坯的再结晶晶粒数少而晶粒粗大,大粒度钼粉板坯的再结晶晶粒数次之,小粒度钼粉板坯的再结晶晶粒最小;1 300℃时小粒度钼粉板坯的晶粒长大速度最快,而普通粒度钼粉板坯次之,大粒度钼粉板坯最慢。