材料失效分析的意义。

核心提示机械零件都具有一定的功能,如传力、承受某种载荷等。当机械零件丧失它应有的功能后,则称该零件失效。造成失效的原因有很多,如断裂、变形、表面磨损等。正确的失效分析是解决零件失效、提高承载能力的基本环节。失效规律及机理是材料强度研究的基础,从材料

机械零件都具有一定的功能,如传力、承受某种载荷等。当机械零件丧失它应有的功能后,则称该零件失效。

造成失效的原因有很多,如断裂、变形、表面磨损等。正确的失效分析是解决零件失效、提高承载能力的基本环节。失效规律及机理是材料强度研究的基础,从材料角度研究失效原因,进而找到防止失效的有效途径。

1 、PCB/PCBA失效分析

PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分,其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

失效模式:

爆板、分层、短路、起泡,焊接不良,腐蚀迁移等。

常用手段

无损检测:

外观检查,X射线透视检测,三维CT检测,C-SAM检测,红外热成像

表面元素分析:

扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS)

显微红外分析(FTIR)

俄歇电子能谱分析(AES)

X射线光电子能谱分析(XPS)

二次离子质谱分析(TOF-SIMS)

热分析:

差示扫描量热法(DSC)

热机械分析(TMA)

热重分析(TGA)

动态热机械分析(DMA)

导热系数(稳态热流法、激光散射法)

电性能测试: 

击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移

破坏性能测试:

染色及渗透检测

2、电子元器件失效分析

电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础,元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。

电子元器件

失效模式:

开路,短路,漏电,功能失效,电参数漂移,非稳定失效等

常用手段

电测:连接性测试 ?电参数测试 功能测试

无损检测:

开封技术(机械开封、化学开封、激光开封)

去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层)

微区分析技术(FIB、CP)

制样技术:

开封技术(机械开封、化学开封、激光开封)

去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层)

微区分析技术(FIB、CP)

显微形貌分析:

光学显微分析技术

扫描电子显微镜二次电子像技术

表面元素分析:

扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS)

俄歇电子能谱分析(AES)

X射线光电子能谱分析(XPS)

二次离子质谱分析(SIMS)

无损分析技术:

X射线透视技术

三维透视技术

反射式扫描声学显微技术(C-SAM)

3、金属材料失效分析

随着社会的进步和科技的发展,金属制品在工业、农业、科技以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛,因此金属材料的质量应更加值得关注。

失效模式

设计不当,材料缺陷,铸造缺陷,焊接缺陷,热处理缺陷

常用手段

金属材料微观组织分析:

金相分析

X射线相结构分析

表面残余应力分析

金属材料晶粒度

成分分析:直读光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)等

物相分析:X射线衍射仪(XRD)

残余应力分析:x光应力测定仪

机械性能分析:万能试验机、冲击试验机、硬度试验机等

FDM 3D打印的国内外市场都纷繁复杂,下面挑两个比较成功的品牌进行一下对比分析。

图1

图2

首先,欣赏一下两款产品,图1为MakerBot ?Replicator 2X,图2为闪铸Creator Pro,下面开始分析。

一、外形

一眼看过去,整体造型感觉有点接近,但各有设计亮点,整体上没有什么差距。重点来了,看细节。

机器顶部的罩子:MakerBot是一体的,意思就是用模具生产的,而Creator采用的是亚克力板组装的方式;

操作按键:MakerBot采用一体橡胶按键,美观,紧凑,手感舒服,做工细腻,而Creator采用塑料或金属按键,排布比较分散,手感生硬,质量不错。

由此看来,外观细节上是是第一个差距点,这个牵扯到前期设计投入以及生产成本。

二、机械部件

机械零件上的使用可以反映出一些更基础的技术差距。

轴承:MakerBot ?X、Y轴采用的均是滑动直线轴承,结构简单,持久耐用,而Creator采用滚珠直线轴承,结构复杂,滑动灵活,寿命较短,但总的来说,这里轴承负载不大,不是易损部件;

皮带:MakerBot采用无缝皮带,可以说是定制的,使用很久,张力无明显变化,保证传动的可靠性,而Creator采用整卷皮带,按需截取长度,张力不固定,有一定偏差;

还有丝杆、步进电机和光轴等就不一一列举了。

三、集成电路

其实,集成电路要求是极为严格的,防静电,防潮,抗干扰等等;

它们的控制模块都封装在机器底部,外表看起来差不多,但打开一看就大相径庭了,MakerBot的电路板、布线及防护那叫一个精致,说是工业艺术品一点不夸张,而Creator相对精简了一些,还好使用条件不恶劣,没什么大碍。

四、总结

因为都是产品,要面向客户的,都需要完整开发、生产流程,从结果上看,投入力度差距还是蛮大的,MakerBot要比Creator进入市场早很多,产品也相对成熟一些,成熟的地方不在于硬件,这个没有什么技术壁垒,关键在于软件及服务。再有就一个税收问题,这个比重占的还是很大的,不过也倒逼消费转向国内和国内制造业的发展。

差距是总是存在于各个方面的,只有我们支持国产,才能激发国产前进动力,总有一天,以往的“国产”观念烙印会消失的。

 
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