失效分析流程图

失效分析流程图（精选6篇）

失效分析流程图 篇1

常规失效分析流程

1，接受上级或客户不良品信息反馈及分析请求，并了解客户相关信息。（指失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，与正常品相比不同之处）

2，记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值。

3，收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况（老员工，新员工，班次，人员当时的工作状态，机台状况，工夹具，所采用的原材料，工艺参数的变动，环境温湿度的变动等）

通常有：装片机号，球焊机号，包封机号，后固化烘箱号，去飞边机号，软化线号，是否二次软化，测试机台，测试参数，料饼品种型号，引线条供应者及批号，金丝品种及型号，供应者等。

4，失效确认，可用自已的测试机检测功能、开短路，以确认客户反映情况是否属实。

5，对于非开短路情况，如对于漏电流大的产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，对封装工艺要严查。

6，对于开短路情况，观察开短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路，待开帽后用万用表测量该脚所连的金丝的压区与脚之间的电阻，以判断该脚球焊是否虚焊。

7,对于大芯片薄形封装产品要注意所用材料（如料饼，导电胶）是否确当，产品失效是否与应力和湿气有关（125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后，门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试的问题，对封装工艺要严查，如检查去飞边方式，浸酸时间等。）

8，80倍以上显微镜观察产品外形特征，特别是树脂休是否有破裂，裂缝，鼓泡膨胀。（注胶口，脚与脚之间树脂体和导电物）

9，对所有失效样品进行X-RAY检查，观察金丝情况，并和布线图相比较，以判断布线是否错误。如发现错误要加抽产品确认失效总数并及时反映相关信息给责任人。

10，C-SAM即SAT，观察产品芯片分层情况

11，开帽：对于漏电流大的产品采用机械方式即干开帽形式，其它情况用强酸即湿开帽形式。切开剖面观察金丝情况，及金球情况，表面铝线是否受伤，芯片是否有裂缝，光刻是否不良,是否中测，芯片名是否与布线图芯片名相符。对于开短路和用不导电胶装片的产品要用万用表检测芯片地线和基岛之间电阻检查装片是否有问题。对于密间距产品要测量铝线宽度，确认所用材料（料饼，导电胶，金丝）是否确当开帽后应该再测试，根据结果进一步分析。

12，腐球：观察压区硅层是否破裂，严重氧化（用王水或氢氧化钠或氢氧化钾），腐球时注意要腐透（金丝彻底脱离芯片或溶化掉），不能用细针去硬拨金丝以免造成人为压区损坏。

13，开帽时勿碰坏金丝及芯片，对于同一客户，同型号，同扩散批，同样类型的失效产品涉及3个组装批的，任抽一批最后对开帽产品进行测试看是否会变好。以确认是否是封装问题。

14，对开帽后漏电流偏大的可以使用微光显微镜检查。

15，对开帽后的芯片最好用SEM仔细检查有无如微小缺陷、氧化层穿孔等缺点。

16，失效分析主要依照：EOS、ESD、封装缺陷、芯片缺陷、CMOS闩锁、设计缺陷、可靠性（如水汽进入、沾污等）展开。

失效分析流程图 篇2

关键词：FMEA失效模式,改造,护理流程

FMEA（Failure Mode and Effect Analysis）1950 年起源于宇航和美国军方的质量管理工具[1]。 是一种系统性、前瞻性的分析方法。 使用表格填写确认了的潜在失效模式及其效应，并评估其严重度、发生度、侦测度及目前管制方法，从而计算风险优先指数（RPN）最后采取进一步改善方法，如此持续进行，以达到防患失效模式及效应发生于未然。

我院护理部于2009年5月就对全院护理人员进行FMEA失效模式理论方面和实际操作方面的培训。我科护理流程(指引)制订及改造小组于2009年5月份始就应用FMEA失效模式作为我科护理流程改造的工具,达到了事先预防,减少不安全因素;流程环紧密;制订及改造后的流程与科室护理切合实际的目的[2]。现将运用FMEA失效模式步骤介绍如下:

1 步骤

1.1 制订主题

当科室的护理流程管理员(护理部选拔)或护士长发现一个本科或他科发生了护理缺陷、与护理缺陷相关的护理流程需要改造时或其他原因需要改造护理流程时,需要立即应用FMEA失效模式。应用FMEA失效模式最好选择一个下面没有太多流程的护理流程来分析;如果选择的护理流程太复杂、则选择其中的一个子流程来做FMEA失效模式分析。选好流程后确定主题。如:护理二级查房流程。

1.2 组成团队

科室护理流程管理员确定主题后,需组织组成团队。组成团队的原则必须有参与执行被改造的护理流程各环节,各层次的护理人员代表,或科室的每位护理人员都参加。如被改造的护理流程涉及到多科,则要组成多科的人员团队。如二级护理查房流程的团队成员就应该有护理组长、高级、初级责任护士、助理护士、实习护生等代表或科室全体要参与二级查房的护理人员及学生都要参与该团队的组成。如取血护理流程就必须邀请血库相关的工作人员参与。根据组成的团队选出团队领导,资料收集,整理保管者(以下为团队秘书)。其余团队成员按参与被制订及改造的护理流程影响的大小进行相应的编号。如二级查房的流程,因为查房实施者是护理组长,这样可能有一位护理组长是该团队的领导,另外的一名护理组长则可以编成1号团队成员员。团队领导选出后就用要对本次需制订或改造的流程进行计划、组织、实施、人员分工等。团队秘书要对本次FMEA失效模式编号,资料的整理,协助团队领导的相关工作[3,4]。

1.3 画出流程和步骤

团队成员聚在一起将需要制订或改造流程的所有步骤列出来,将每个步骤用“1、2、3”等数字来编号,并画出流程图。团队成员对所有的步骤都有共识,认可,确认这些步骤可以正确描述,反映需改造护理流程的每个环节。

1.4 执行分析

团队成员对上述列出来的每一个步骤列出所有可能的失效模式———也就是说列出每个护理流程的步骤所有可能做错或出问题的情况,包括较少和稀少的问题。然后针对每个列出的失效模式在在人、机、物、法、环方面找出尽可能的原因。

1.5 计算RPN

针对每个失效模式人团队成员共同订出RPN值。RPN值(危机值),R:发生问题和缺陷的可能性,该护理流程步骤发生问题的可能性有多高?P:是指对可能发生问题的侦测度,假如发生问题,被发现到、观察到的程度有多高?N是指:可能发生问题的严重性,发生了问题伤害有多高?RPN各用数字“1~10”来表示,“1”代表非常不可能发生,“10”代表非常可能发生。三者相乘就是该护理流程步骤的RPN值。每个步骤的RPN最低分是1分、最高分数是1 000分。对于每个被找出的失效模式,团队必须一起参与给予适当的分数。如被改造的护理流程有10个步骤,则该护理流程的RPN值就是这10个步骤的RPN值相加。

1.6 评估结果

如被改造护理流程其中之一步骤RPN值和大于125,该护理流程的步骤就有必要采取措施改造。找出被改造的护理流程所有步骤中RPN值在前10名的失效模式步骤,优先改善步骤的失效模式。

1.7 计划改善

失效模式步骤最高的RPN值,是该护理流程最需要改善采取措施的步骤。该护理流程FMEA失效模式团队在人、机、物、法、环方面采取措施进行改进。如失效模式有很低的RPN值步骤,即使完全去除也不会影响整个护理流程很多,笔者把它们列在最后考虑。将被改造的护理流程在各步骤进行改进后,对采取措施改进后的护理流程再用FMEA失效模式分析。至此,7个步骤即完成。要求记录人详细按表格填写,格式见表1。

注:最好用Excel表,项目功能可以按情况确定行数

2 结果

护理流程改造小组成员组织将改进后的护理流程投入使用1个月,再用FMEA来监测和追踪改善。2009年5~9月,笔者应用FMEA失效模式工具对25项护理流程进行改进,征集使用结果:护士对改造后的护理流程的满意度由修改前的60%提升到96%,认为修改后的护理流程切实可行,体现了将护士安全,患者安全放在首位。因护理流程问题带来的护理缺陷由2009年5月份前每个月1~2宗减少到0~1宗。患者对护理操作安全方面的满意度由5月份前的90%提升至98%。

3 讨论

FMEA失效模式工具改造的护理流程在没有使用前,已经经过预测,洞察到了可能会发生的护理缺陷,再采取相应措施给予完善步骤,预防护理缺陷发生的过程。这样改造后护理流程强调了患者安全,护士安全。由于FMEA失效模式要求涉及到护理流程相关的各部门,各层级的工作人员一起参与,这样改造出来护理流程各步骤紧密、系统,贴合本科室工作实际,利于护士操作。FMEA失效模式可以作为流程制订与改造的方法指引,值得在临床推广[5,6]。

参考文献

[1]甄岩,郑海龙,陆再平.失效模式及后果分析(FMEA)在企业质量管理中的应用[J].技术经济与管理研究,2000,10(3):57-58.

[2]李兆山.FMEA生产潜在失效模式分析[M/VCD].北京:东方音像电子出版社,2007:124.

[3]王丙磊,王大翊,南凯,等.软件FMEA失效模式库管理系统的研究与实现[J].科技信息,2009,21(3):82,95.

[4]杨建军,黎放,魏军.基于功能模型的复杂系统FMEA方法[J].海军工程大学学报,2009,9(4):103-107.

[5]居季成,徐名聪,乔靓.失效模式及后果分析的运用[J].现代制造工程,2004,13(11):39-40.

汽车半轴断裂失效分析 篇3

摘 要：在后期的制造过程中重点对影响汽车半轴断裂的工艺的参数及工序进行控制和监控管理，以便降低失效的发生，减少事故的频率，提高产品的整体品质。

关键词：断裂；失效分析；微观观察

1 概述

汽车在正常行驶过程中，半轴的轴承位台阶R角处发生断裂，该车累计行驶里程约1万公里。

半轴材料为40Cr，基本加工流程：毛坯→锻造→机械加工→调质处理→中频淬火→磨削加工→磁粉探伤。半轴技术要求参照《QC/T 294-1999》，基本技术要求如下：在淬火区长度范围内预调质硬度为24～30HRC，中频感应淬火后杆部表面硬度为52～60HRC，断裂处直径φ40mm，淬火层深度要求为4mm～7mm。

本报告对失效半轴外观进行了检查，对断口进行了宏微观观察，并对半轴的金相组织、硬度和化学成分进行了检测，在此基础上确定了半轴的断裂性质，并对其断裂原因进行了分析。

2 试验过程与结果

2.1 外观检查

断裂半轴结构示意图见图1。断裂发生在半轴φ40mm的沿圆周方向的R角处，该部位为中频感应淬火区。为了方便描述，将远离法兰盘一端的断口标记为Ⅰ#断口，其法兰盘侧的匹配断口标记为Ⅱ#断口。

图1 半轴结构示意图

半轴Ⅰ#断口表面基本垂直半轴轴向，断面平齐，未见明显宏观 塑性变形。Ⅱ#断口断裂处R角处表面可见清晰的周向加工刀痕，半轴Ⅱ#断面附近R角处可见裂纹贯穿半轴侧表面。

2.2 断口微观观察

将Ⅰ#断口用丙酮超声清洗后放在扫描电镜下进行微观观察。

Ⅰ#断口断裂起源于表面，为明显的线源特征，源区可见较多的磨损痕迹；在扩展中后期，可见疲劳条带及磨损痕迹；较粗糙区域可见韧窝和二次裂纹，为瞬断区。

Ⅰ#断口断裂起源于表面，呈线源特征，源区磨损严重；扩展期可见疲劳条带。

2.3 化学成分检测

平行于半轴断口表面取样进行化学成分分析，结果见表1。各元素含量均符合GB/T 3077-1999标准要求，其中Mn含量稍偏上限。

表1 半轴化学成分（wt%）

[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][所测元素

测量值

GB 3077-1999][C

0.41

0.37～0.45][Si

0.22

0.17～0.37][Cr

0.99

0.8～1.1][Mn

0.85

0.5～0.8][Fe

余量

]

2.4 金相组织观察

在φ40mm的半轴上距离断口约15mm处的部位横向取样，磨制抛光腐蚀后在光学金相显微镜下观察半轴横截面金相组织；可见环形淬火区。在垂直Ⅱ#断口表面截取纵向金相试样，磨制抛光腐蚀后在光学金相显微镜下观察半轴断口附近纵截面金相组织；可见淬火区不均匀，大致呈三个不同的区域特征：白亮区、光亮区和灰暗区。半轴R角区为非正常的淬火马氏体组织，其中的光亮区形成了淬火裂纹；从主源附近淬火区和次源附近淬火区形状差异及主源区光亮区与灰暗区的界线延长特征来看，主源区附近的光亮区可能没有延长到R角，这表明R角可能没有形成完全的淬火马氏体。

2.5 硬度检查

将金相试样抛光进行显微硬度测试（载荷为500gf），并参照GB/T 1172-1999换算成洛氏硬度。由测试结果可知，φ40mm轴杆部的心部及φ48mm侧断口处纵向试样心部的硬度分散性较大，平均值为23HRC和23.5HRC，稍低于技术要求（24～32HRC）。

对半轴断口主源和次源附近的淬火层各区进行显微硬度测定。可见光亮区的硬度最高，灰暗区次之，白亮区最低；这表明淬火层硬度不均匀，可能存在较大的应力。

2.6 淬火层深度检查

采用金相方法和硬度法测试断裂半轴φ40mm轴杆部（距断口下方15mm）处的淬火层深度（由表面至硬度变化为HRC40（381HV）处），半轴φ48mm侧次源附近R角的淬火层厚度。可见，φ40mm轴杆部的淬火層深度约为4.8mm， 半轴φ48mm侧次源附近R角的淬火层深度约为3.5mm；技术要求φ40mm轴杆部及R 角的淬火层深度为3.5mm～7mm，可知φ40mm轴杆部的淬火层深度满足技术要求；半轴φ48mm侧次源附近R角的淬火层深度低于技术要求。

3 分析与讨论

半轴断口的宏微观观察结果可知，断口表面宏观未见明显塑性变形，裂纹扩展区平坦、可见疲劳弧线，微观可见疲劳条带；由此推断，半轴的断裂性质为疲劳断裂。

金相组织检查表明，断口下方φ40mm半轴杆部的淬火层组织、深度及硬度符合要求；R角处存在淬火不当导致组织不符合要求、硬度较低及出现淬火裂纹的现象；这使得半轴疲劳性能下降，引起早期疲劳断裂，可能是半轴疲劳断裂的主要原因。

另外，40Cr钢中的Mn元素可提高钢的淬透性，但容易使钢产生过热倾向，并有回火脆性倾向。半轴金相断裂处的直径为φ40mm，相对较大，Mn元素略高时，可能使其更容易淬透，金相组织检查未见组织粗大过热特征，断口未见沿晶脆性断裂特征；这表明Mn元素比技术要求的略高，没有使半轴产生过热和回火脆性，可能没有对半轴产生较大的不利影响。

锚杆锚固失效因素分析 篇4

[论文摘要]锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用。随着巷道围岩状态不同，锚杆支护也具有不同的作用基理。文章介绍了锚杆支护基理，并对锚杆锚固失效因素进行了分析。

随着矿井支护技术的发展，锚杆支护已经成为井下最为普遍，效果高，操作过程比较容易的一种支护方式，但是这种支护在实际过程中也面临着一些问题，如，不清楚是悬吊作用还是组合梁作用，锚杆长度和锚固长度不够，导致锚杆失效。一根锚杆失效而影响到周围锚杆，进而发生不良连锁反应，三径的不合理选择引起“手套反应”。锚杆承载过程中预应力损失导致锚杆失效。在作业过程中不合理的操作导致锚固失效。

1.锚杆支护的作用基理

锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用，随着巷道围岩状态不同，锚杆支护也具有不同的作用基理，经典的锚杆基理有悬.吊理论、组合梁(拱)理论。现代的支护理论则强调锚杆与围岩共同作用原理，它们共同变形，由于锚杆的刚度远大于周围围岩，从而在锚杆对围岩施加作用时，一方面改善围岩应力状态，另一方面通过对裂隙岩体施加挤压作用，从而提高围岩抗剪，抗压强度、极大地提高了围岩自身承载能力。

巷道开掘后，巷道围岩中应力状态，由原来的三向应力变成二向应力，顶板下位岩层受水平应力作用，岩层容易失稳破坏，锚杆的作用就是在失去一向应力的方向上，给岩层提供一个约束力，来提高岩石强度，使岩层形成能承载的支护结构，锚杆对岩体的加固作用比较复杂，主要体现在:

(1)锚杆与岩体组合在一起，提高了岩石的抗变形能力，增强了岩体的整体性。提高了岩体承载作用。

(2)由于锚杆的抗拉作用，当锚杆穿破碎岩石，深入稳定层中，对不稳定岩层起悬吊作用。

(3)由于锚杆抗剪作用对岩层离层产生一定阻碍作用，增强了岩层间摩擦力，阻止岩层相对位移，使各岩层形成组合梁作用。

2.锚杆失效因素分析

锚杆支护设计参数选定的不合理性、地质条件的变化、支护材质不合格、施工质量不达设计要求等都是造成锚杆失效的因素。因为支护参数计的合理性直接影响到锚杆支护的效果。所以本文只对锚杆支护设计参数选定的不合理性导致锚杆失效因素进行分析。

2.1锚杆支护参数设计不合理

锚杆支护参数设计包括:锚杆种类选择、锚杆几何参数、锚杆力学参数、锚杆密度(锚杆间、排距)、锚杆安装角度,钻孔直径、孔深、锚固方式和锚固长度、锚杆预紧扭矩等。

锚杆长度根据普通的梁的理论，梁越厚，单层的梁越牢固。那么，通过层与层之间完美粘接的，具有界面的，由多层组成复合梁的结论也是如此。实际中的顶板锚固是处在一个介于有着完善的粘合界面的梁和每一个分层都独立弯曲的梁之间的某个位置。然而，在某种情况下，通过利用较长的锚杆来增加梁的厚度也许不会建立产生任何效果，依据已发现的研究结果，它也许能决定全部的顶板控制。

造成这个状态的两个原因:1.假如梁的厚超出某一限制，它就不再是一个正常的习惯上的梁，而且普通梁的概念也不再适用。2.假如锚杆系统赖于长度的增加来提供载荷于顶板。那么，锚杆越长，锚杆中的伸长量也越大，接下来于顶板。那么，描杆越长，锚杆中的伸长量也越大，接下来，大的顶板的变形或分离便会产生，特别是在纹理发育的顶板中。

在锚杆的支护密度方面，岩层稳定程度、完整程度不同，支护密度也应该有所区别。因为，锚杆在施工时，锚杆的锚固力还是有差别的，形成锚杆单个作用，在不同锚固力的锚杆的作用下，会使顶板受到剪切而损坏，不能形成完整的支护体。在同等岩性的条件下，每根锚杆的支护半径不同，这就要求有合适的支护密度。如果锚杆密度过大，不但不会加强锚杆的支护效果，还会对顶板造成破坏。锚杆密度过小，则达不到应有的支护效果。

锚杆间排距确定的原则主要包括:巷道断面维持原设计不变，保证正常通风、运输;控制支护成本，在现有支护材料不变的前提下仅改变支护参数，确保支护稳定的基础上降低支护成本，提高经济效益;保持现施工方法不变，适当增加间排距，提高单进水平和工效;支护设计必须保证理论成熟、安全可靠、结构合理;先进行方案、设计可行性研究，经研究同意后方可进行试验，分段进行;建立可靠的锚杆监测监控系统，观测锚杆支护体系的稳定性，以便及时修改锚杆支护系统。

锚杆直径的选择要做到“三径匹配”，即锚杆直径、钻孔直径、钻头直径三者匹配。三径不匹配，锚杆的锚固长度、锚杆和围岩的结合程度就会偏离设计值，降低锚杆的承载力，当围岩来压时，锚杆易造成失效。

由此看出，锚杆支护设计不合理，很难保证锚杆的支护效果，同时，煤矿井下的地质条件是随时变化的，所以，在施工过程中要根据实际情况，及时地修定锚杆支护设计参数。

3.锚杆支护预应力导致锚杆失效的因素

（1）锚杆预应力小，预应力扩散效果差，支护刚度低，致使锚杆主动支护作用不能充分发挥，不能有效控制围岩离层与破坏锚杆螺纹加工精度低；

（2）不同程度地出现锚杆被拉断、剪断和弯曲断裂的现象，表明锚杆强度偏低锚杆受力状态不佳；

（3）锚杆虽然实现了加长与全长锚固预应力，不能实现全长预应力锚固，影响锚杆支护；

（4）组合构件强度、刚度被拉断、剪断、压穿等现象.但只有锚杆自由段施加、护表面积不够，出现被拉断、剪断、压穿等现象；

4.锚固失效因素分析

锚固剂又称作胶泥，由不饱和高分子聚脂树脂、固化剂、填充材料等配比组成，可分为油基锚固剂和水基锚固剂2种，有很多因素导致锚固失效。但本文只对油基树脂锚固剂和预应力锚杆在使用过程中造成锚固失效因素做分析。

锚固剂通常包装成圆柱状，内用聚脂薄膜分隔开来的两部分，只有充份搅拌后才能迅速固化，生成锚固力。

4.1 油基树脂锚固剂失效因素

（1）搅拌时间控制。树脂锚固剂充分搅拌均匀后进行化学反应，并通过逐渐固化，体积有微量收缩，伴随着放热现象，当开始固化瞬间，锚固剂不能受外力搅拌，否则会彻底破坏了锚固剂的力学性能，形成碎砾状固化颗粒，没有粘结力，造成锚固失效。

（2）水对锚固剂的影响。树脂锚固剂是一种不溶于水的化学物质，当锚固剂中混入水后，在固化过程中，水由重力作用从胶泥中渗出，固化体中形成很多人小不等的细小气孔，这种气孔减少了锚固剂抗拉强度，抗弯强度、弹性模量和粘结力，氏时间经水浸泡，锚固剂逐步老化，造成失效。因此井下巷适遇含水破碎带时不宜采川树脂锚杆支护。

4.2 预应力锚杆的锚固失效因素

预应力锚杆由杆体、托盘、螺纹圈组成，树脂锚杆用于巷道支护，除具有一般锚杆悬吊、加拱、围岩加固作用，主要作用是通过锚杆给围岩增加预应力。

（1）油脂对锚固剂影响，树脂锚固剂不溶于油脂，锚杆杆体表而由于制造过程中，被油脂污染，降低锚固剂的粘结强度，造成锚固失效。因此，应该严格控制杆体中油脂含量。

（2）合理的安排锚杆间距、排距、材质、直径对锚杆支护效果起着决定性作用。

（3）钻孔直径，钻孔大，搅拌锚固剂时从钻孔中流出，造成锚固剂固化疏松，减少粘结强度，减少锚固力。钻孔小，锚杆对锚固剂搅拌困难，难以推进药卷至钻孔底，甚至途中固化。

（4）“手套效应”锚固剂直径大于杆体直径，杆体插入药卷中，没能搅破外包膜而固化，药膜将孔壁与固化剂完全分开造成失效。

（5）安装后应从杆体尾部螺纹施加不小于100 N?m的预应力，保证顶板有足够承载能力，随着地质变化，螺母松弛，造成预应力损失，导致失效。因此定期紧固螺母保持设计预应力。

结论

抽油杆摩擦焊的失效分析综述 篇5

1-1论文名称：

抽油杆摩擦焊接头的组织与性能研究

1-2选题依据：

在石油制造行业，摩擦焊技术主要用于抽油杆、光杆、钻杆、高压阀体、蝶阀和地质取芯钻具的制造中。

摩擦焊是在构件加热接近熔化温度下的固相压力焊接。摩擦焊具有很多优点,如强度高、不存在熔化焊缺点、生产率高、节约能源,节约原材料及降低工人劳动强度等,因而得到广泛应用.良好的摩擦焊接头由于焊接时的锻造作用，虽然焊缝及近缝区的强度等于或高于母材。目前，保证焊缝的综合力学性能是当今摩擦焊接技术的研究热点。为了提高焊缝的韧性，近年来的研究主要集中在两个方面：一是控制母材的夹杂物含量；二是优化摩擦焊接过程的工艺参数。

摩擦焊工艺在国内外生产空心抽油杆和实心抽油杆的连接接头中已经得到了广泛应用。采用摩擦焊工艺将两端杆头焊在杆体上，摩擦焊工艺质量直接影响着接头的强韧性能和抽油杆的使用寿命。由于在生产中存在工艺稳定性差和经验不足的问题，不能很好地保证空心抽油杆摩擦焊接头的质量，以致使用中在接头处断裂事故时有发生，直接影响到抽油杆的使用寿命，造成极大的经济损失，也关系到油田生产的安全。

2、本课题国内外研究现状及发展趋势

2-1摩擦焊焊接石油钻杆主要有两种方式：

一种是接头和管体同材质，采用相同或不同的热处理工艺；另一种是接头与管体异种材质，异质摩擦焊接钻杆的接头采用低合金钢，而管体则采用普通碳素钢，或者接头采用高强度合金钢，而管体采用低合金钢。由于受力较大的螺丝接头部位采用比管体好的材料，而接头的质量仅占整根石油钻杆质量的4．5％，大大节省了材料，降低了石油钻杆的制造成本。

2-2国外抽油杆摩擦焊接

目前国外用于石油钻杆焊接的摩擦焊机主要有连续驱动和惯性两种形式，这两种类型的焊机基本实现了标准化和系列化，焊机的监控系统已广泛采用计算机监控。为强化焊接过程质量保证，除了时间控制、变形量控制、能量控制外，还发展了一些特殊过程控制技术，如摩擦扭矩和温度监控技术等。为了便于焊接生产过程的自动化，国外还研究了一系列相关技术及外围设备，如不同类型的去飞边装置或上下料装置、无损检验技术等。

专门用于石油钻杆焊接的连续驱动摩擦焊机最大顶锻力可以达3 500 kN，焊机可配备计算机控制系统，可储存不同规格石油钻杆的全套摩擦焊接工艺参数，焊接的石油钻杆经焊后热处理机械性能指标完全符合美国API(American Petroleum Institute，美国石油学会)标准。同样用于石油钻杆焊接的惯性摩擦焊机的最大顶锻力可达2 660 kN，最大可焊接尺寸为6 5／8″的S135 钢级水平的石油钻杆。与连续驱动摩擦焊机相比，惯性摩擦焊机的优点是控制参数少(只控制转动惯量和压力)，焊接热影响区狭窄。与连续驱动摩擦焊机一样，惯性摩擦焊机同样可以配备计算机控制系统，并可储存不同规格石油钻杆的全套摩擦焊接工艺参数、保存和打印工艺参数，同时可配备内焊缝冲切装置，焊接的石油钻杆经焊后热处理机械性能指标也完全符合美国API标准。

2-3国内抽油杆摩擦焊接

与国外石油钻杆生产的发展趋势一样，我国目前石油钻杆生产制造广泛采用摩擦焊技术，但最初主要是应用于石油钻杆的焊接修复和小批量试生产。所谓修复，即是将在服役中损坏失效的接头切掉，重新焊上新接头修复后重新使用[10]。1972 年，哈尔滨焊接研究所与太原重机厂共同研制了我国第一台120 t 大型石油钻杆专用摩擦焊机，并于1978 年在大港油田用于石油钻杆焊接，这项成果很快在全国各油田钻杆的修复生产中得到了普遍应用，取代了原来的闪光焊修复石油钻杆工艺。自20 世纪80 年代开始，我国的钻杆焊接虽已进入摩擦焊时代，但由于当时摩擦焊机受技术条件的限制，存在着焊接吨位低、自动化水平低以及焊接工艺经验缺乏等问题，从而造成了生产稳定性差，存在焊接裂纹、未熔合、摩擦焊灰斑、流痕断口等焊接缺陷[11－13]。随着自动化技术的发展以及液压元件性能的提高，大吨

位的摩擦焊机不断被开发出来，同时各种高强材料摩擦焊接工艺参数不断试验成功，摩擦焊工艺经验也愈加丰富，摩擦焊作为先进的固态焊接技术在石油钻杆制造中的应用逐渐推广开来。目前，哈尔滨焊接研究所开发的130 t 摩擦焊机在国内大庆油田、胜利油田、辽河油田、大港油田等各大油田石油钻杆生产企业中得到了广泛的应用，经济效益可观。

3、论文预期成果的理论意义和应用价值

论文主要通过抽油杆摩擦焊接头的失效分析，以及不同的摩擦焊焊后热处理对抽油杆组织和性能的影响,分析抽油杆摩擦焊接头产生失效的原因，得出结论，并且提出可行的建议，从而减少油田上由于抽油杆失效而带来的不必要的经济损失。

4、设计的过程

1~4周：查阅与课题相关的科技文献（文献数量要求30篇左右），并撰写文献综述和开题报告，并填写好毕业论文手册中的任务书。

5~6周：查阅大约5篇与课题相关的英文文献，并翻译5000字左右的英文文献资料。7~14周：完成毕业论文的实验工作。

15~17周：撰写毕业论文并准备答辩的PPT。

失效分析流程图 篇6

关键词：电梯；安全钳；受力分析；失效

引言

电梯是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，它是我们生活中最常见机械设备之一，与我们的日常生活息息相关。电梯属于特种设备，具有一定的危险性，出现故障时会对人们的生命财产安全造成威胁。根据国家质量监督检疫总局统计，截至2013年底，我国在用电梯数量为917313台，在八大类特种设备的安全事故起数以及事故造成的人员伤亡数量的分类排行中，电梯的安全事故一直排在前三名。目前电梯的安全问题日益突出，已成为广受社会关注的民生问题，电梯的安全运行对维护居民生命财产安全具有极其重大的意义。

1.电梯安全钳

电梯的安全钳与限速器一起组成了电梯的超速保护装置，在电梯的整机结构中隶属于电梯的安全保护装置。安全钳装置包括安全钳本体、安全钳提拉联动机构和电气安全触点。安全钳安装在电梯轿厢上，当轿厢运行速度达到限定值时，限速器发出电信号并产生机械动作，并触发安全钳动作。安全钳钳块夹紧导轨，考摩擦力迫使轿厢或对重装置停止在导轨上，同时切断电梯和动力电源。安全钳与限速器组成的联动装置，可以在电梯运行中无论何种原因发生轿厢超速、坠落的危险情况时，使轿厢停住而保护乘客和设备不受伤害。可想而知，如果失去了安全钳的保护，电梯一旦失控将会发生多么严重的后果。

TSG_T7001-2009电梯监督检验与定期检验规则对电梯安全钳做了如下规定：①安全钳上应当设有铭牌，标明制造单位名称、型号、规格参数和型式试验机构标识，铭牌、型式试验合格证、调试证书内容与实物应当相符；②轿厢上应当装设一个在轿厢安全钳动作以前或同时动作的电气安全装置。另外，对安全钳检验时的试验也做了相应的要求：①施工监督检验：轿厢装有下述载荷，以检修速度下行，进行限速器-安全钳联动试验，限速器、安全钳动作应当可靠（以电梯上使用最广泛的渐进式安全钳为例）：轿厢装载1.25倍额定载荷，对于轿厢面积超出规定的载货电梯，取1.25倍额定载重量与轿厢实际面积按规定所对应的额定载重量两者中的较大值作为试验载荷；②定期检验：轿厢空载，以检修速度下行，进行限速器-安全钳联动试验，限速器、安全钳动作应当可靠。

由检规对电梯安全钳的规定可知，安全钳不仅要有可靠的质量保证，在检验时还需进行1.25倍的额定载荷试验，这就对安全钳的力学性能提出了更高的要求。

2.安全钳受力分析

电梯安全钳的动作是由限速器触发的，在电梯超速或坠落时，限速器拉杆被提起，使安全钳锲块或滚珠等产生上升或水平移动，同时使曳引机和制动器断电，使轿厢减速并被安全钳制停在导轨上。在这个过程中，安全钳主要受到来自轿厢的压力F1、轿厢与安全钳的摩擦力F2、钳块与导轨之间的摩擦力F3、导轨的反作用力F4，安全钳的自重与弹簧对钳块的力与上述四个力相比很小，可以忽略不计。

安全钳在电梯正常运行过程中是不受力的（重力等忽略不计），可是一旦动作时将会瞬间受到极大的冲击力和摩擦力，这与其工作特点密不可分。电梯额定载荷多为800kg或1000kg，在加上轿厢的重量和对重的重量，安全钳在动作时夹紧轨道产生的摩擦力需要克服上述重力，因此其承受的压力会非常大。为保证电梯失控时的制动距离，安全钳从动作到制动停止间的时间非常短，因此，安全钳需要在短时间从不受力到承受非常大的作用力，这是一种比较恶劣的受力状态。工作在如此恶劣受力状态下的安全钳，必然会有更高的失效风险，因此需要重点检验。

3.安全钳失效分析

安全钳是电梯监督检验和定期检验中的A类项目，需要对其进行重点检验。由上文分析可知。电梯安全钳的受力状态比较恶劣，作用时受到的都是来自紧急制动时强大的冲击力与摩擦力。在实际使用中，安全钳出现故障的情况较多，引起的事故也不在少数，严重威胁着电梯的正常运营。因此，在检验电梯时，需要重点关注安全钳的状况，了解其失效模式和特点，掌握检验安全钳存在隐患的方法。

根据多年的实际检验经验，安全钳的失效模式主要有：一、钳块承载能力不足，由于长期的摩擦，导致钳块本身的承载能力降低，不能对承受轿厢的重力，造成制动距离过程甚至制动失效。二、导轨直线度或扭曲度过大，会使导轨与安全钳之间不能良好接触，降低制动能力。三、安全钳拉杆失效，不能响应限速器的指令，导致电梯失控时安全钳不动作。

参考文献：

[1]电梯监督检验和定期检验规则――曳引与强制驱动电梯（TSG T7001-2009）[S]

[2]林永光.电梯安全钳动作原因分析及检验注意点[J].机电技术，2009（1）