VDI 3822-2011 Failure analysis - Fundamentals and performance of failure analysis.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURESchadensanalyseGrundlagen und Durchfhrung einer SchadensanalyseFailure analysisFundamentals and performance offailure analysisVDI 3822Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch WerkstofftechnikVDI-Handbuch Fabrikplanung und -betrieb, Band 1: Betriebsberwachung/I

2、nstandhaltungVDI-Handbuch Produktentwicklung und KonstruktionVDI-Handbuch RaumlufttechnikVDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 3: Verfgbarkeit/SchadensanalyseVDI-Handbuch Wrme-/HeiztechnikVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin Alle Rechtev

3、orbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2011Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 03.100.40 November 2011The German version of this gu

4、ideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Begriffe . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . 33 Richtlinienreihe VDI 3822. . . . . . . . . . . . 54 Durchfhrung der Schadensanalyse . . . . . 74.1 Verantwortliche Leitung der Schadensanalyse 74.2 Schadensbeschreibung. . . . . . . . . . . . 84.3 Bestandsaufnahme. . . . . . . . . . . . . . 94.4 Schadenshypothese(n)

6、 . . . . . . . . . . . . 124.5 Instrumentelle Analysen. . . . . . . . . . . 134.6 Auswertungen der Untersuchungsergebnisse und Analysen . . . . . . . . . . . . . . . . 154.7 Ermittlungen der Schadensursache(n). . . . 154.8 Schadensabhilfe . . . . . . . . . . . . . . . 154.9 Bericht . . . . . . . . .

7、 . . . . . . . . . . . 165 Wissensmanagement und Dokumentation . . 175.1 Bedeutung des Wissensmanagements. . . . 175.2 Begriffe fr die Beschreibung von Schden. 175.3 Wahl des geeigneten Systems . . . . . . . . 17Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Contents PagePreliminary note .

8、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . . 33 Series of guidelines VDI 3822 . . . . . . . . . . 54 Performance of failure analyses. . . . . .

9、 . . 74.1 Responsibility in performing failure analyses 74.2 Failure description . . . . . . . . . . . . . . 84.3 Record of failure history . . . . . . . . . . . 94.4 Failure hypothesis (hypotheses) . . . . . . . 124.5 Instrumental analyses. . . . . . . . . . . . . 134.6 Assessment of the findings

10、and the analyses. . . . . . . . . . . . . . . . 154.7 Detecting the cause(s) of failure . . . . . . . 154.8 Failure correction . . . . . . . . . . . . . . . 154.9 Report. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Knowledge management and documentation. 175.1 Importance of knowledge management . .

11、 175.2 Terminology for the description of failures . 175.3 Selection of an appropriate system. . . . . . 17Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18FrhereAusgaben: VDI3822Blatt1:2004-03, 06-2010, Entwurf, deutschFormer editions: VDI3822Part 1:2004-03,06/2010Draft, in German onlyVDI-

12、Gesellschaft Materials Engineering (GME)Fachbereich WerkstofftechnikB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 2 VDI 3822 VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vor

13、gaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung

14、der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.EinleitungProdukte werden unter wirtschaftlichen Gesichts-punkten fr einen funktionssicheren und gefahrlosenE

15、insatz whrend der vorgesehenen Betriebsdauerhergestellt. Trotz sorgfltiger Konstruktion und Ferti-gung sowie eingehender Erprobung gelingt es auchbei Einhalten der vorgesehenen Betriebsweise nichtimmer, Fehler und Schden an derartigen Erzeugnis-sen zu vermeiden. Schadensflle verursachen im All-gemei

16、nen wirtschaftliche Verluste durch Produkti-onsausfall, Folgeschden sowie notwendige Repara-turmanahmen und knnen darber hinaus Men-schen gefhrden.Gezielte Manahmen zur Schadensabhilfe und -ver-htung knnen nur dann eingeleitet werden, wenn dieSchadensursachen und Fehlereinflsse durch syste-matische

17、Untersuchungen ermittelt werden. Scha-densanalysen knnen zu Verbesserungen bei derWerkstoffentwicklung, der Werkstoffauswahl, derKonstruktion, der Fertigung und der Betriebsweisefhren. Darber hinaus knnen die gewonnenen Er-kenntnisse sofort in die Qualittssicherung eingehen,der Schadensprvention die

18、nen und Entwicklungeneinleiten, beispielsweise bei der Werkstoffproduktionund -entwicklung, Ver- und Bearbeitung, Prfungund Anwendung von Werkstoffen. Schadensanalysendienen dazu, fr ein technisches Erzeugnis ein Opti-mum aus Werkstoff-, Konstruktions-, Fertigungs-und Bauteileigenschaften unter Kost

19、engesichtspunk-ten zu finden.1 AnwendungsbereichDer Erfolg einer Schadensanalyse hngt weitgehendvon der Sorgfalt ihrer Planung, von der Art und demUmfang der einzelnen Untersuchungsschritte sowieder Qualitt ihrer Durchfhrung ab. Um ErfahrungenPreliminary noteThe content of this guideline has been de

20、veloped instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this

21、 guideline without infringement ofcopyright is permitted subject to the licensing condi-tions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlin-ien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.IntroductionFrom an economic perspective, products are manu-factured t

22、o function reliably and safely during the pe-riod for which they are expected to operate. Despitecareful design and manufacturing, as well as testing,it is not always possible to avoid defects and failures,even when the intended manner of operation is ad-hered to. Failure generally leads to economic

23、 loss dueto interruptions in production, consequential failureand required repairs; in addition, they can pose athreat to human health and safety.Targeted measures to rectify or prevent failures canonly be introduced when the causes of the failure, andany contributing influences, have been identifie

24、dthrough systematic investigation. Failure analysescan lead to improvements in the development of ma-terials, the choice of materials, design, productionand the manner of operation. In addition, the knowl-edge gained can immediately be applied in qualitycontrol, help to prevent failures and introduc

25、e innova-tions, for example in material production and devel-opment, processing and manufacturing, testing anduse of materials. Failure analyses help to determinethe optimal combination of material, design, produc-tion and component properties in view of the relativecost.1 ScopeThe success of a fail

26、ure analysis depends to a greatextent on the care with which it is planned, the typeand extent of the individual steps in the investigationprocess, as well as the quality of their performance.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ing

27、enieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI 3822 3 aus Schadensanalysen systematisch auswerten undzugnglich machen zu knnen, sind Vereinheitli-chungen erforderlich. Demnach ist es Zweck derRichtlinie Begriffe zu definieren, Schadensarten einheitlich zu benennen und zu be-schreiben, zur systematischen Vorgehens

28、weise bei der Scha-densanalyse anzuleiten, die Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedenerUntersuchungsstellen zu gewhrleisten sowie Voraussetzungen zur nachvollziehbaren Doku-mentation zu schaffen.Dem Benutzer der Richtlinienreihe VDI 3822 wer-den in weiteren Blttern kennzeichnende Schadens-bilde

29、r, Schadensbeschreibungen und Schadensme-chanismen zum Vergleich mit dem zu untersuchen-den Schadensfall zur Verfgung gestellt. Die Bltterfolgen in ihrer Gliederung der Situation bei der Scha-densanalyse: Ausgehend von einem Schadensbilduntersttzen sie bei der Findung potenzieller Scha-denshypothese

30、n und -mechanismen, um anschlie-end Hinweise zur Feststellung der Schadensursa-chen zu geben.Die Richtlinie bercksichtigt nicht nur individuelleSchadensflle (das heit singulre Schden an einzel-nen Produkten), sondern auch Serienschden (dasheit Schden, die in gleicher Art an vielen Produk-ten aufgetr

31、eten sind).Die Richtlinienreihe VDI 3822 gilt fr Schadensana-lysen an Produkten aller Werkstoffgruppen ein-schlielich Verbundwerkstoffen und Werkstoff-verbunden.2 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:FehlerAbweichung einer Eigenschaft von einem Sollzu-stand, die

32、jedoch (noch) nicht zu einer mageblichenEinschrnkung von Funktionen gefhrt hat, aber Ur-sache fr einen b2rightSchaden werden kann.Fehlerbegnstigende EinflsseEinflussfaktoren, die zwar eine Auswirkung auf dieSchadensentstehung und -ausprgung haben, jedochisoliert nicht urschlich sind.Folgeschadenb2ri

33、ghtSchaden, der durch einen vorangegangenen Scha-den am gleichen oder an einem anderen Produkt aus-gelst wird. Anmerkung: Folgeschden verursachen oft hhere Kosten alsPrimrschden selbst.In order to systematically assess experience gainedthrough failure analyses, and to share this experiencewith other

34、s, uniformity is required. Hence, the pur-pose of this guideline is to provide definitions of terms, designate and describe types of failure in a uni-form manner, provide direction in systematically performingfailure analyses, ensure the comparability of the results obtainedby different analytical l

35、aboratories and establish requirements for comprehensible docu-mentation.The users of the series of guidelines VDI 3822 will beprovided with images of characteristic failure modes,as well as descriptions of failure and failure mecha-nisms in subsequent parts, so that these can be com-pared with the

36、failure to be analysed. The individualparts are organised according to the situation encoun-tered in analysing failures: Beginning with the failuremode, they go on to provide support in determiningpotential failure hypotheses and failure mechanisms,and subsequently provide information useful in dete

37、r-mining the source of the failure.The guideline not only takes cases of individual fail-ure into consideration (i.e. the singular failure of anindividual product), but also serial failures (i.e. fail-ures, that occur in the same way in many products).The series of guidelines VDI 3822 applies to fai

38、lureanalyses for products made of materials from all ma-terials groups, including composite and compoundmaterials.2 Terms and definitionsFor the purposes in this guideline, the followingterms and definitions apply:DefectDivergence of a property from the nominal conditionthat has, however, not (yet)

39、led to a decisive impair-ment of any functions, but which can become thecause of a b2rightfailure.Influences promoting defectsInfluences that have an effect on the occurrance offailure and the manner in which it is manifested, butwhich are not alone the cause.Consequential failureA b2rightfailure tr

40、iggered by a previous failure in the sameor a different product. Note: Consequential failures often cause higher costs than the pri-mary failures themselves.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 4

41、VDI 3822 Instrumentelle AnalyseChemische oder physikalische Untersuchungen mit-hilfe geeigneter Prf- und Analysemethoden.PrimrschadenZeitlich zuerst eingetretener b2rightSchaden, der Ursachefr weitere Schden (Sekundrschden, Tertirsch-den etc.) ist.ReferenzproduktProdukt oder Probestck eines Produkts

42、 zum Ist-Soll-Vergleich mit dem schadhaften Produkt. Anmerkung: Es ist stets zu hinterfragen, inwieweit das Referenz-produkt Bezug fr das schadhafte Produkt ist. Grnde fr das Her-anziehen eines Referenzprodukts sind zu benennen.SchadenVernderungen an einem Produkt, durch die eineoder mehrere seiner

43、vorgesehenen Funktionen we-sentlich beeintrchtigt oder unmglich gemacht wer-den.SchadensablaufZeitliche Entwicklung des b2rightSchadens.SchadensartZuordnung des b2rightSchadens zu einem bestimmten Er-scheinungsbild (z.B. Versprdung, Bruch, Undich-tigkeit)SchadensanamneseAufnahme, Bewertung und Dokum

44、entation der Scha-densvorgeschichte.SchadensbildSiehe b2rightSchadensphnomen.SchadenshypotheseEine aufgrund des b2rightSchadensumfelds wahrscheinli-che b2rightSchadensart und ein vermuteter b2rightSchadensab-lauf dienen zum Aufstellen von Schadenshypothesen. Anmerkung: Diese werden als Leitschnur fr

45、 die Abfolge der Un-tersuchungen herangezogen. Die Entwicklung von Schadenshypo-thesen wird entscheidend durch Erfahrung beeinflusst.SchadensmechanismusAbfolge werkstofflicher Ereignisse, die einzeln oderkombiniert unter Bercksichtigung des b2rightSchadens-umfelds zum Schaden fhren. Anmerkung: Hier

46、spielt die Reaktion von Werkstoffen auf uereBelastungen eine zentrale Rolle. SchadensmerkmaleCharakteristisch erscheinende Kennzeichen einesb2rightSchadens.Instrumental analysisChemical or physical investigation using appropriatetesting and analysis methods.Primary failuresChronologically, the first

47、 vfailure to occur and which,in turn, causes further failures (secondary failures,tertiary failures, etc.).Reference productProduct or sample of a product for comparison be-tween the actual and nominal state of a defectiveproduct. Note: The relationship between the reference product and the de-fecti

48、ve product should always be subject to scrutiny. The reasonsfor bringing in a reference product are to be stated.FailureChanges in a product impairing one or a number of itsintended functions to a considerable degree or com-pletely.Failure processChronological development of a b2rightfailure.Type of

49、 failureAttribution of the b2rightfailure to a particular mode(i.e. embrittlement, fracture, leakage)Failure historyRecord, evaluation and documentation of the historyof the failure.Failure modeSee b2rightfailure phenomenon.Failure hypothesisA b2righttype of failure that seems probable based on theb2rightfailure environment and an assumed b2rightfailure proc-ess help to establish a failure hypothesis. Note: These provide orientation regarding the order of the invest