自动零件分析仪

孙维连１河北农业大学机电工程学院 河北保定 071001 摘要：机械零件的失效分析和研究工作在国内外都非常活跃,已逐步发展成为一门综合性的学科。本文借助部分实例讨论了机械零件的失效信息采集和分析过程，证实了获取有价值的失效信息，制订一个正确的失效分析程序和切实可行的实施步骤十分重要。它可以使分析工作按部就班、有条不紊,提高工作效率,从而使分析得到正确的结论。 关键词：失效分析 ,信息 ，程序1 引言零件失效分析涉及整个机械失效的系统工程分析，其目的是减少和预防机械产品同类失效现象重复发生，减少人员伤亡和经济损失，是机械产品全面质量管理中重要组成部分和关键技术环节。通过失效分析发现新问题，重新认识机械产品运行和材料处理与应用规范，并将促进新技术发展。失效分析在提高产品质量、科技含量、经济效益方面发挥了重要的作用。机械产品在实际制造和使用过程中，机械损伤和缺陷是难免的，也是导致机械零件失效的主要原因。实践表明，大多数机械零件失效是由于存在原始缺陷或损伤造成裂纹萌生，扩展，直至断裂的发展过程。但由于环境的突变，操作失误或管理不善也会造成偶然失效。偶然失效在机械产品失效占有较低的概率。分析机械零件失效，大都是在出现问题以后.有关单位聘请有关专家对事故原因进行调查，研究，最后给出结论。由于操作者缺乏经验，出现事故后，担心事故责任或者急于修复，往往会对现场要进行不同程度的破坏。这就使得分析专家需要费些周折才能将事故原因真正搞清。作为分析专家，不仅具备比较渊博的知识，还要采取合适的分析手段与设备，才能对事故原因进行准确的判断和分析。失效分析的信息采集是最重要的环节，这是提供分析专家的第一手资料。材料准确、翔实是分析问题和解决问题成败的关键，本文针对信息采集与分析方面的总结经验，有助于分析专家获得准确的资料。失效分析是一项极其复杂的研究工作，涉及多方面的因素。需要根据失效信息材料制定失效分析计划或方案。在进行失效分析时，通过大量的和丰富的失效信息材料和进行必要的试验和模拟，获得有关的试验数据或结果。在这个基础上，对材料、数据、结果等进行加工、整理、分析和综合，才能揭示出失效的性质和找出失效的规律。在分析研究零件或构件失效时，调查研究事故全过程是很花费时间的，有时失效分析人员不能或不可能到失效现场去。在这种情况下，失效信息材料和失效样品可以由现场工程人员或其他工作人员在现场收集。现场情况报告和检验记录等均可作为失效分析的依据或参考资料。因此，现场工作人员应具备一定的失效分析基础知识，才能正确的保留现场，获得准确资料。失效分析是一门综合性的边缘学科.它涉及到很多专业或学科，而失效分析人员所学的专业或学科仅是一种或二种，若想得到确切的失效原因，失效分析人员必须要不断地学习和提高失效分析技术与方法。收集失效信息材料的过程，就是失效分析人员的学习和提高的过程。通过收集失效信息材料的过程，可以掌握和了解失效零件或构件的功能、原理、运行等情况，所以说，它也是促进人才成长的重要因素。总之，人们要进行失效分析，首先必须收集失效信息。它是失效分析中最繁琐最复杂的一个阶段，是失效分析活动中具有战略意义的第一步。只有对这个问题有了足够的认识，才能成为真正有价值的失效分析，才能准确地找到失效原因。2．失效分析的信息采集与分析过程 失效信息采集主要通过调查服役条件，观察失效的外观新貌，检查零件的加工缺陷，材料成分，组织结构，加工工艺路线，分析零件的受力状态。（1） 调查服役条件现场观察是最直接的方法，观察现场方法，是观察者有目的、有计划地运用自己的感觉器官或借助科学仪器，直接收集正在发生或发生后的事故现场环境中的有关失效背景材料的方法。观察现场的效果，主要取决于观察者自身的素质，取决于有无明确的观察目的和能否进行认真、系统和全面地观察。除了运用人的感觉器官，主要是通过眼睛获得的之外，还常常借助于各种观察仪器进行的观察活动。观察仪器主要有：(a)照像机；(b)摄影机；(c)内窥镜；(d)放大镜；(e)体视显微镜；(f)金相显微镜等。通过现场考察区分失效类别（断裂，弯曲，磨损，腐蚀等）初步判断失效原因，主要失效原因如下：设计原因——零件的形状、尺寸是否符合服役条件。零件加工——零件加工是否满足加工精度要求，是否留下充分加工圆角材料成分——制造采用的材料成分是否满足零件的强度要求。 材料处理——材料热处理是否达到了组织和性能要求。（2）检查材料成分机械零件大多数由金属材料制造，对材料成分是否符合制造标准要求非常重要，分析方法目前主要有化学分析法和光谱法。化学分析法是在零件上取出一些碎屑，例如可以用钻头在零件上取出一定量钻屑，用化学试剂溶解后通过比对法找出相应化学元素含量。直读光谱设备是将零件切成试件（30×20）放在光谱计上通过放电击出火花，通过不同的试样通道通过火花颜色分辨出不同元素的含量。目前，人们普遍认为，化学分析能够获得更精确的成分含量。（3） 检查外观形貌和断口如果零件表面产生裂纹，或者已经开裂，外观检查就非常重要。断口分脆性断口和韧性断口两种。脆性断口表面平整，有结晶状形状。这表明材料脆性大。如果断口成纤维状，并有韧窝，表明材料韧性好。断口检查可以采取肉眼观察，也可以借助体视显微镜和扫描电镜放大观察。[font=Times Ne

关于消解罐鼓包及零件更换分析说到微波消解，相信大家都不陌生，使用的款型也多种多样，但最终目的都是帮我们把目标元素提取出来。讨论微波消解仪的很多，但关于其耗材的讨论则很少，本文将对实验过程中出现消解罐鼓包及需要更换相关耗材的情况做下简单的分析，并希望借助此文能帮助到（使用该款的）一些刚接触微波消解的朋友。虽然购买仪器时都会有相关的培训，但由于人员流动频繁，很多时候，前任在交接工作时会漏了一些（厂家曾经在培训时有讲到的）比较细节性但又是比较重要的东西；或者有些时候，做了多年的微波消解，也可能没遇到消解罐鼓包的情况。或者只是看到相关文字资料的描述，并未能亲眼目睹一下鼓包的怎样的情况。（本文只作为经验学习交流用）2012年7月才刚接手重金属检测（前处理及上机都是一人哈），在8、9月份，在做微波消解的过程中，曾经出现多个消解罐鼓包现象，消解罐鼓包图1和图2http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/10/201310241750_472719_2600757_3.jpg此款消解罐的零件共有：消解外罐、消解内罐、弹性体、密封碗、压板、垫块等。正常情况下，在消解时不应该出现此种现象，到底是什么原因导致的呢？一、关于消解罐在消解时出现鼓包现象原因分析如下：1、消解罐內罐密封性不好，导致罐内气体或是液体外溢。溢出的液体（酸性溶液）会吸收微波产生高热，从而把外罐溶化鼓包。此种原因是最有可能引起鼓包，那为何内罐会密封性不好呢？请看下段的零件排查，呵呵，此处不多讲。2、加入的硝酸量不够，过少的溶液很难产生压力，仪器会长时间大功率加热罐体，从而使罐体发烫。3、弹性体为硅橡胶制品，长时间使用会老化。仪器是依照在消解加热时弹性体被压缩的程度来检测压力。如下图3(画图技术不好,请见谅哈)http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/10/201310241751_472720_2600757_3.jpg（例如正常弹性体受压3mm下对应的压力是c点,一旦弹性体变形或者老化之后，受到相同压力后可能对应的压力是a点或b点了。）弹性体老化之后会变硬，仪器将无法正确显示消解罐的实际压力。如仪器显示的压力为15kg，罐内的实际压力可能已经超过20kg或更高。4、外罐长期使用，内部可能会有些裂缝，由于清洗不干净或者存放环境中的灰尘落入，可能在裂缝处存在一些微小颗粒状异物，异物也可吸收微波产生高热。二、根据以上可能导致消解罐鼓包的原因进行排查，将消解罐的零件进行新旧对比，如下图4-6 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/10/201310241751_472721_2600757_3.jpg消解罐零件新旧数据对比表 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/10/201310241752_472722_2600757_3.jpg具体分析：1、由于弹性体是整个测压系统中的重要元件，它在一定硬度下有它的压力特性曲线，如果它的硬度发生变化，其压力体现曲线也变化，这时传递的实际压力与设定的压力就不符。如果弹性体老化，变硬、开裂、或被腐蚀变形，厚度小于13mm（原厚度为14mm）则不能再用。实际上，之前使用的弹性体厚度已经低于标准值，不能再用了。（从上表可以明显看出来。）2、图5：用相同的密封碗经过扩圆后盖上，密封性不好的密封碗会往下滑（如图的1、2），说明内罐口径变宽；若密封性好，则盖上后会自动有些反弹，有和顺跟紧密感。经实验证明，新的密封性很好。3、由于使用时间长并长期未更换，实验过程受酸蚀或污染，消解罐内壁会有刻痕或其它印迹。从上表的数据对比，老的消解内罐体长也比新的长了一些，虽然只是长了一点，但如果没有经过新老对比，用肉眼还真无法看出来。或者长期就使用那些旧的，也不会去想罐体已经发生了变形。另消解外罐经常处于低温和高温环境，也较容易老化。4、消解外罐是由工程塑料做成的，内罐则是聚四氟乙烯材料的，但是无论是外罐还是内罐，或是弹性体，这些都属于正常耗材，需根据实际情况（使用频率及使用时间）进行更换。不要为了节省一些开销而不舍得更换，为了我们实验人员自身的安全和确保实验数据的准确，该换就得换。