失效分析在機(jī)械產(chǎn)品加工中的作用及優(yōu)勢(shì)

趙潔芳 褚進(jìn) 蔣毅

摘要：本文結(jié)合制造型企業(yè)的失效事例，分析和探討失效分析在機(jī)械產(chǎn)品加工過程中的作用及優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：失效；失效分析；質(zhì)量管理；機(jī)械產(chǎn)品加工

1 引言

失效分析是控制產(chǎn)品質(zhì)量的一種技術(shù)手段，可從根本上解決產(chǎn)品質(zhì)量問題，在改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、協(xié)助產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品制造過程控制、產(chǎn)品安全運(yùn)行、仲裁等方面具有實(shí)際意義，同時(shí)制造型企業(yè)具備開展失效分析的優(yōu)勢(shì)。

2 失效及失效分析概念

失效是指產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能。喪失規(guī)定功能一般表現(xiàn)為三種狀態(tài)：完全不能工作；仍然可以工作，但已經(jīng)不能達(dá)到預(yù)期的效果；受到嚴(yán)重?fù)p傷不能可靠而安全運(yùn)行，必須立即修理或更換。失效可能是產(chǎn)品中的零部件問題，也可能是管理問題。

失效分析是通過對(duì)失效產(chǎn)品的分析和驗(yàn)證，研究失效的原因，確定失效的模式或機(jī)理，并采取補(bǔ)救或糾正措施以防失效再度發(fā)生而進(jìn)行的技術(shù)活動(dòng)和管理活動(dòng)。失效分析的結(jié)果，不僅要指出失效的模式、機(jī)理，以及導(dǎo)致失效的主要原因，更要能提出避免同類事故重復(fù)發(fā)生的措施或?qū)Σ?。失效分析不僅是技術(shù)活動(dòng)，同時(shí)也是一種管理活動(dòng)。

3 失效分析與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系

失效是產(chǎn)品質(zhì)量控制發(fā)生偏差的反映，可能是技術(shù)問題，也可能是管理問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于管理不當(dāng)造成的失效占70%，由于質(zhì)量管理不嚴(yán)，任何一道工序都可能產(chǎn)生缺陷，所以管理不當(dāng)在一定條件下成為失效的主要原因，失效分析是進(jìn)行全面質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)，利用失效分析，找出技術(shù)方面存在的問題，并從管理上采取措施，切實(shí)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。全面提高企業(yè)質(zhì)量管理水平是防止失效的主要手段。

質(zhì)量管理信息系統(tǒng)的核心功能是預(yù)防，制造企業(yè)必須學(xué)會(huì)如何防止不符合要求而付出過多代價(jià)的事情發(fā)生。質(zhì)量管理信息系統(tǒng)的作用是預(yù)防，而不是檢驗(yàn)。質(zhì)量管理信息系統(tǒng)，要求資源的配置能保證工作正確地完成，而不是把資源浪費(fèi)在問題的查找和補(bǔ)救上面。

制造型企業(yè)應(yīng)充分應(yīng)用失效分析方法，通過失效分析實(shí)施糾正、糾正措施、預(yù)防措施，從根本上解決質(zhì)量問題，防止類似事件重復(fù)發(fā)生，使失效分析在提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益中發(fā)揮作用。

4 失效分析的一般工作流程

失效分析的一般工作流程如圖1所示。

5 失效分析在機(jī)械產(chǎn)品加工中的作用

5.1 促進(jìn)工藝改進(jìn)

某公司5083鋁接管出現(xiàn)斑塊花紋，力學(xué)性能不能滿足要求。該鋁接管基本加工流程為：采購5083圓棒—自由鍛—退火—加工成型。通過對(duì)該5083圓棒進(jìn)行材質(zhì)分析，其力學(xué)性能、化學(xué)成分、金相均滿足要求，自由鍛后的宏觀檢查發(fā)現(xiàn)粗大的纖維狀晶粒，經(jīng)過分析認(rèn)為粗晶粒是因?yàn)槭煎懽罡邷囟忍咚隆７治龀鲈蚝?，?shí)驗(yàn)室經(jīng)過模擬試驗(yàn)，得出最佳始鍛溫度及退火溫度，實(shí)際應(yīng)用后，產(chǎn)品外觀未出發(fā)斑紋，力學(xué)性能達(dá)到要求。為徹底防止類似事件發(fā)生，除控制溫度外，同時(shí)應(yīng)時(shí)行原材料、鍛后產(chǎn)品的金相檢查。

進(jìn)行該失效分析后，改進(jìn)了鋁管的鍛造和熱處理工藝，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品過程檢驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)范，從根源上了解決產(chǎn)生產(chǎn)品質(zhì)量的問題。

5.2 找出關(guān)鍵質(zhì)量檢驗(yàn)點(diǎn)

某公司冷凝器純銅管出現(xiàn)開裂，經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)化學(xué)成分符合要求，微觀存在晶粒粗大、混晶問題，晶粒粗大使得純銅管的力學(xué)性能下降，設(shè)備運(yùn)行時(shí)易發(fā)生銅管開裂。經(jīng)過分析后認(rèn)為混晶是由于純銅管在制取過程中采用的拔制法引起，該方法造成銅管兩端產(chǎn)生混晶。因此，材料使用前須進(jìn)行金相檢查。

過多的檢驗(yàn)節(jié)點(diǎn)會(huì)增加制造成本，降低企業(yè)生產(chǎn)效率，質(zhì)量管理人員應(yīng)在產(chǎn)品加工過程中合理設(shè)置檢驗(yàn)檢測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行失效分析有利于檢驗(yàn)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的合理設(shè)置。

5.3 促進(jìn)設(shè)計(jì)優(yōu)化

失效的原因非常復(fù)雜，可能是設(shè)計(jì)方面原因，也可能是加工過程中的某些原因，比如某產(chǎn)品運(yùn)行一段時(shí)間后，一段彎管發(fā)生了小范圍燃燒，而管道化學(xué)成分、焊接質(zhì)量滿足要求，設(shè)備整體運(yùn)行過程符合要求，經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)是碳?xì)浠衔锛垡鸬娜紵?，該起失效引發(fā)的事故就可以從設(shè)計(jì)的角度解決，可采取拉長相鄰彎管距離的方式，避免碳?xì)浠衔锛?。通過失效分析可促進(jìn)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

5.4 為仲裁提供依據(jù)

某閥門燃爆，該閥門為一大型設(shè)備中的一個(gè)部件，引發(fā)的質(zhì)量事故及損失比較大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行記錄顯示，調(diào)試符合規(guī)范。經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)及對(duì)閥門結(jié)構(gòu)的解析，發(fā)現(xiàn)所用材料不符合實(shí)際設(shè)備運(yùn)行工況要求，供貨商沒有按實(shí)際需要選擇合適的材料。

失效分析可為處理質(zhì)量糾紛、質(zhì)量賠償提供有力依據(jù)，以減少不必要的紛爭(zhēng)。

5.5 為維修提供依據(jù)

某公司的一個(gè)大型項(xiàng)目，在檢修中發(fā)現(xiàn)一部機(jī)械中的零件破裂，根據(jù)失效分析，確定該起失效事故為該部機(jī)械在安裝過程中壓傷了冷卻油管，導(dǎo)致冷卻效果不足，以致使該部機(jī)的零件破裂。更換油管及零件后，設(shè)備已正常起動(dòng)、正常工作。如果不做失效分析，單純更換零件，該失效事故將會(huì)重復(fù)發(fā)生。整個(gè)項(xiàng)目一旦在運(yùn)行中停機(jī)維修，造成的損失將是巨大的。

復(fù)雜的系統(tǒng)工程一旦出問題，維修難度很大，通過失效分析，可為現(xiàn)場(chǎng)快速維修決策提供依據(jù)。

失效分析在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量管理的作用除了提出最適宜的預(yù)防措施和糾正措施外，對(duì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的安全運(yùn)行也有不可預(yù)估的作用。

6 機(jī)械產(chǎn)品加工開展失效分析的優(yōu)勢(shì)

6.1 準(zhǔn)確、全面的信息

當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量問題發(fā)生時(shí)，準(zhǔn)確、全面的信息對(duì)失效原因分析起著關(guān)鍵作用，機(jī)械加工企業(yè)具備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及收集各相關(guān)專業(yè)資料的便利條件，因?yàn)樵谄髽I(yè)內(nèi)部，針對(duì)出現(xiàn)的問題可以及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)、制造、設(shè)備管理、檢驗(yàn)檢測(cè)、運(yùn)行等部門，以便收集完整、準(zhǔn)確的信息。

6.2 科學(xué)的綜合分析

影響產(chǎn)品失效的因素很多，可能是設(shè)計(jì)、工藝、制造、材料、安裝和環(huán)境條件等因素引起，也可能是綜合因素引起，只有通過科學(xué)全面的系統(tǒng)分析，才能使失效分析結(jié)論科學(xué)、準(zhǔn)確，不會(huì)被局部信息所誤導(dǎo)。企業(yè)可以在綜合各方面因素分析的基礎(chǔ)上做出科學(xué)的結(jié)論。

6.3 跟蹤驗(yàn)證

經(jīng)過失效分析，初步確定失效原因后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行重現(xiàn)性試驗(yàn)，以驗(yàn)證初步結(jié)論的可靠性，無論哪種失效原因，機(jī)械加工企業(yè)具有實(shí)施驗(yàn)證的便利性，應(yīng)驗(yàn)證方案的可行性和持續(xù)性。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)為失效分析提供了便利的材料檢測(cè)技術(shù)手段，機(jī)械加工企業(yè)可以依托檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、科研院所等實(shí)施失效分析，將失效分析應(yīng)用到企業(yè)質(zhì)量管理中，用失效分析實(shí)現(xiàn)制造質(zhì)量的改進(jìn)、創(chuàng)新。

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