失效分析与可靠性

Accelerated life testing (加速寿命试验)

在高于使用应力的应力水平上对单元进行试验的试验策略，目的是加快失效的发生。试验完成后，通过特定方式对试验结果进行分析，以便可根据产品在加速应力下的行为，确定出产品在使用应力下的失效行为剖面。

AMPM
AMPM 代表“AMSAA 成熟度预计模型”(AMSAA Maturity Prediction Model)。这是一种增强的可靠性增长模型，它可帮助用户预测未来发展阶段中的失效率。此模型可帮助用户评估所提出和所实施修理的有效性，进而确定未来的失效率。
AMSAA model

AMSAA 代表“军队物资系统分析活动”(Army Material Systems Analysis Activity)。这是一种可靠性增长模型，它利用累积试验时间和累积失效之间的关系，来建立可靠性增长模型。

“5S”是整理(Seiri)、整顿(Seiton)、清扫(Seiso)、清洁(Seikeetsu)和修身(Shitsuke)这5个词的缩写。因为这5个词日语中罗马拼音的第一个字母都是”S”，所以简称为”5S”，开展以整理、整顿、清扫、清洁和修身为内容的活动，称为”5S”活动。

“5S”活动起源于日本，并在日本企业中广泛推行，它相当于我国企业开展的文明生产活动。”5S”活动的对象是现场的”环境”，它对生产现场环境全局进行综合考虑，并制订切实可行的计划与措施，从而达到规范化管理。”5S”活动的核心和精髓是修身，如果没有职工队伍修身的相应提高，”5S”活动就难以开展和坚持下去。

近年来，我国在世界制造业的所占比重越来越大，由于外国及我国台湾企业纷纷在我国沿海地区设立电子组装工厂，从我国出口的电子产品占我国贸易出口的很大份额。但是，如果仔细分析我国的电子产品，我们发现在电子产品的进出口过程中，虽然产生了巨大的进出口贸易额，但在我国境内产生的附加价值很小，对我国经济发展的推动和贸易额不成正比。反观日本，近年来随着数码产品的普及，给日本经济带来了新的增长点，这一现象在日本甚至被称为是“数字景气”。 日本电子产品制造业之所以能够长期保持世界领先水平并与追赶者始终保持一定产品层次上的差距，最根本原因在于其具有雄厚的制造业 基础，同时也是和企业自身的努力、长期技术积累和政府的大力支持分不开。

6月11日在产线巡线时发现生产的A体积机器有3PCS按键无作用问题,当时生产150台,不良率为2%,第一感觉不良率较高,但考虑到轻触开关属于易损器件,所以没有引起重视,只是把不良品交给了物料工程师.
12日又生产A体积又发现4台问题,且11日生产A体积机器经老化到FQC检验时又出现3台按键无作用问题,这时明显感觉到这批轻触开关存在问题,同时想到昨天想法,下次再碰到此类不良时,不能掉以轻心.
拿了几个失效品进行分析,查出根本原因.
首先测量失效品,确实处于开路状态,但其中有1个失效品在用力按时有时会导通,心中有些疑惑,难道轻触开关内有异物导致轻触开关内弹片与金属片不能有效接触,,仔细查看轻触开关本体及周围,并没有松香及其它异物,但发现防护盖明显变形且有裂缝存在.见下图.

对于产品来说,可靠性问题和人身安全,经济效益密切相关.因此,研究产品的可靠性问题,显得十分重要.非常迫切.
1)提高产品可靠性,可以防止故障和事故的发生,尤其是避免灾难性的事故发生.86年1月28日,美航天飞机”挑战者号”由于1个密封圈失效,起飞76S后爆炸,其中7名宇航员丧生,造成12亿美元的经济损失;92年我国发射”澳星号”时由于一个小小零件的故障,发射失败,造成了巨大的经济损失和政治影响.
2) 提高产品的可靠性,能使产品总的费用降低.提高产品的可靠性,首先要增加费用,如选用好的元器件,研制部分冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这些都需要经费。然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大大减小，使总费用降低。

3）提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率，一台设备可顶几台用，可以发挥几倍的效益。美国GE公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连续作业的设备，即使可靠性提高1%，成本提高10%也是合算的。

4）对于公司来讲，提高产品的可靠性，可以改善公司信誉，增强竞争力，扩大市场份额，从而提高经济效益。

根据最新的滚动轴承疲劳寿命理论，一只设计优秀、材质卓越、制造精良而且安装正确的轴承，只要其承受的负荷足够轻松（不大于该轴承相应的某个持久性极限负荷值），则这个轴承的材料将永远不会产生疲劳损坏。因此，只要轴承的工作环境温度适宜而且变化幅度不大，绝对无固体尘埃、有害气体和水分侵入轴承，轴承的润滑充分而又恰到好处，润滑剂绝对纯正而无杂质，并且不会老化变质……，则这个轴承将会无限期地运转下去。
这个理论的重大意义不仅在于它提供了一个比iso寿命方程更为可靠的预测现代轴承寿命的工具，而且在于它展示了所有滚动轴承的疲劳寿命都有着可观的开发潜力，并展示了开发这种潜力的途径，因而对轴承产品的开发、质量管理和应用技术有着深远的影响。
但是，轴承的无限只有在实验室的条件下才有可能“实现”，而这样的条件对于在一定工况下现场使用的轴承来说，既难办到也太昂贵。
现场使用轴承，其工作负荷往往大于其相应的疲劳持久性极限负荷，在工作到一定的期限后，或晚或早总会由于本身材料达致电疲劳极限，产生疲劳剥落而无法继续使用。即使某些轴承的工作负荷低于其相应的持久性极限负荷，也会由于难以根绝的轴承污染问题而发生磨损失效。总之，现场使用中的轴承或多或少总不能充分具备上述实验室所具备的那些条件，而其中任一条件稍有不足，都会缩短轴承的可用期限，这就产生了轴承的寿命问题。
一般地说，滚动轴承的寿命是指滚动轴承在实际的服务条件下（包括工作条件、环境条件和维护和保养条件等），能持续保持满足主动要求的工作性能和工作精度的特长服务期限。

在PWM脉宽调制）变频器驱动系统中，变频电机轴承损坏现象有可能加重，国外有关研究报道指出：运行时间不足18个月的电动机中有25%的电机出现轴承损坏；运行时间超过18个月、平均寿命两年的电动机中，65%出现轴承损坏［,］。

传统的轴承失效原因有三种：机械（过分振动）、热（过载或者摩擦生热）和由磁路不对称引起的轴承电流Ib。当电流流过轴承时，造成轴承沟道和钢球电蚀，从而导致轴承失效。早期研究多将此归为气隙磁路不对称引起的电磁感应［1］。每次调速技术或电力电子半导体技术的变化，都引起轴承失效问题的讨论。

在1996年举行的电气设备服务协会（EASA）会议上提出IGBT为主要功率器件的逆变器引起轴承失效增加的问题，据估计，所有轴承失效的25%归结于dV/dt，并且这种比例正在扩大［1］。

本文针对变频调速系统的轴承损坏问题，研究了在高频PWM脉冲电压输入下电机轴承损坏的机理，分析了轴承损坏的过程以及轴电压和轴承电流的产生条件和存在形式，最后给出了抑制轴承电流的有效办法。

飞机在执行本场起落训练过程中，飞行教员发现飞机着陆滑跑，起飞滑跑及起飞以后，飞机发生剧烈的抖动甚至于越来越剧烈，造成飞机滑跑困难。几个起落以后，飞行教员果断采取措施，退出飞行训练。经机务人员检查发现：前机轮轴承由于高温而熔化咬死，带动轮轴旋转，轮轴与轮叉发生滑动干摩擦，产生的热量将轮轴和轮叉部分熔化，产生巨大的变形，机轮组件几乎从轮叉上脱落。由于飞行教员果断的抉择，才避免了一场安全事故的发生。由此可见，机轮轴承不仅用来支承机轮，引导机轮的旋转方向，减小转动过程中的摩擦，并承受机轮和轮轴之间的各种载荷。而且，轴承对飞机的工作性能、寿命、各项经济指标及可靠性都有很大影响，甚至在某些情况下也会造成飞行安全事故。

2.安装与运转因素

（1）对中不良

轴的支承最少需要两个支点，若两个滑动轴承对中不良，同轴度误差大，则载荷在轴瓦宽度上的分布将不均匀，出现边缘接触现象，导致润滑油膜破裂，发生粘着磨损。

（2）轴瓦与轴承座孔配合不当

轴瓦与轴承座孔配合不当，轴瓦可能松动而导致微动磨损。配合松或微动磨损后，对传热不利，可能使轴瓦摩擦表面温度过高。

轴瓦与轴承座配合面不清洁，有颗粒和污物，也将使传导不良。

1.材料与毛坯制造因素

（1）衬层与衬背结合不良

这是浇铸锡基或铅基轴承合金衬层的滑动轴承的主要问题。良好的结合可增强锡基和铅基轴承合金并有助于轴瓦表面的散热。为了结合良好，浇铸锡基和铅基轴承合金前必须在衬背结合面上挂锡，严格控制衬背和轴承合金的温度。

当轴瓦尺寸允许时，用锡浴法挂锡，纯锡浴的锡液温度应保持在280～300℃，焊锡浴的锡液温度应保持在270～300℃，将轴瓦浸入锡液，当轴瓦温度达到锡液温度即可取出。大型轴瓦可采用渡锡法挂锡，先用火焰将轴瓦加热，然后把纯锡或焊锡涂在要挂锡的表面上。