電子元器件的主要失效模式包括但不限于開路、短路、燒毀、爆炸、漏電、功能失效、電參數(shù)漂移、非穩(wěn)定失效等。失效可能發(fā)生在產(chǎn)品壽命周期的各個(gè)階段,發(fā)生在產(chǎn)品研制階段、生產(chǎn)階段到使用階段的各個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)分析工藝廢次品、早期失效、試驗(yàn)失效、中試失效以及現(xiàn)場(chǎng)失效的失效產(chǎn)品明確失效模式、分析失效機(jī)理,最終明確失效原因。
早期失效期是機(jī)械零件使用初期的失效,失效率較高,但以很快的速度下降。早期失效問(wèn)題大多與設(shè)計(jì)、制造、安裝或使用不當(dāng)有關(guān)。
偶然失效期的失效率低而穩(wěn)定,是機(jī)械零件的正常工作時(shí)期,在此階段發(fā)生的零件失效一般總是由于偶然因素造成的,故失效是隨機(jī)的。若想降低這一時(shí)期的失效率,必須從選材、設(shè)計(jì)、制造工藝、正確地使用和維護(hù)方面采取措施。
偶然失效期以后,由于長(zhǎng)時(shí)間的使用,使零件發(fā)生磨損、疲勞裂紋擴(kuò)展等原因,失效率急劇上升,說(shuō)明機(jī)械零件使用期已超過(guò)使用壽命期限,此階段稱為耗損失效期。在此階段,重要的設(shè)備或零件雖然還沒(méi)有失效,但應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的判據(jù)進(jìn)行更換或修理,以防止重大事故的發(fā)生。
機(jī)械零件由于某些原因喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求性能時(shí),稱為失效。機(jī)械零件的失效并不是單純意味著破壞,可歸納為三種情況:完全不能工作;雖然能工作,但性能惡劣,超過(guò)規(guī)定指標(biāo);有嚴(yán)重?fù)p傷,失去安全工作能力。整體斷裂、塑性變形、表面磨損、彈性變形過(guò)量、功能失效等。
1、整體斷裂
零件在受壓,拉,剪,彎,扭等外載荷作用的時(shí)候,由于某一危險(xiǎn)截面上的的應(yīng)力超過(guò)零件的強(qiáng)度極限而發(fā)生的斷裂,或者零件在受變應(yīng)力作用時(shí),危險(xiǎn)截面上發(fā)生的疲勞斷裂均屬此類。例如螺栓的斷裂,齒輪輪齒根部的斷裂等。
2、塑性變形
塑性變形是一種不可自行恢復(fù)的變形。工程材料及構(gòu)件受載超過(guò)彈性變形范圍之后將發(fā)生永久的變形,即卸除載荷后將出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形,或稱殘余變形,這就是塑性變形。不是任何工程材料都具有塑性變形的能力。 金屬、塑料等都具有不同程度的塑性變形能力,故可稱為塑性材料。玻璃、陶瓷、石墨等脆性材料則無(wú)塑性變形能力。工程構(gòu)件設(shè)計(jì)吋一般不允許出現(xiàn)明顯的塑性變形,否則構(gòu)件將不能維持原先的形狀甚至發(fā)生斷裂。
3、表面磨損
磨損是零部件失效的一種基本類型。通常意義上來(lái)講,磨損是指零部件幾何尺寸(體積)變小。零部件失去原有設(shè)計(jì)所規(guī)定的功能稱為失效。失效包括完全喪失原定功能;功能降低和有嚴(yán)重?fù)p傷或隱患,繼續(xù)使用會(huì)失去可靠性及安全性和安全性。 按照表面破壞機(jī)理特征,磨損可以分為磨粒磨損、粘著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損和微動(dòng)磨損等。前三種是磨損的基本類型,后兩種只在某些特定條件下才會(huì)發(fā)生。
4、彈性變形過(guò)量
過(guò)了彈性限度則稱為過(guò)量彈性形變,通常會(huì)引起塑性形變,即俗稱的“永久變形”
5、功能失效
結(jié)構(gòu)的組成材料等均能滿足要求,結(jié)構(gòu)也已經(jīng)建造完工,但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)原來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)的需要。例如設(shè)計(jì)并架設(shè)一座橋梁,結(jié)果橋下的凈空太低,使得相當(dāng)一部分船只無(wú)法從橋下通過(guò),這就是一種功能失效的例子。 結(jié)構(gòu)不能滿足其功能需要。這里,結(jié)構(gòu)的組成材料等均能滿足要求,結(jié)構(gòu)也已經(jīng)建造完工,但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)原來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)的需要。例如設(shè)計(jì)并架設(shè)一座橋梁,結(jié)果橋下的凈空太低,使得相當(dāng)一部分船只無(wú)法從橋下通過(guò),這就是一種功能失效的例子。這類失效是任何設(shè)十中應(yīng)該首先考慮的問(wèn)題。
總之,機(jī)械零件雖然有很多種可能的失效形式。但歸納起來(lái),最主要的原因是由于強(qiáng)度、剛度、耐磨性、溫度對(duì)工作能力的影響和振動(dòng)穩(wěn)定性、可靠性等方面的問(wèn)題造成的。掌握分析其失效原理,為提高產(chǎn)量及質(zhì)量,降低器件成本,提高產(chǎn)品的竟?fàn)幜Φ却蛳聢?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。