I. Ορισμός και ταξινόμηση αστοχίας μεταλλικού υλικού
Η αστοχία μεταλλικού υλικού αναφέρεται στη διαδικασία χρήσης, λόγω μιας ποικιλίας παραγόντων, με αποτέλεσμα τα μεταλλικά υλικά να μην μπορούν να συνεχίσουν να πληρούν τη λειτουργία σχεδιασμού ή τις απαιτήσεις απόδοσης του κράτους. Αυτή η αστοχία μπορεί να προκληθεί από διάφορους λόγους, όπως η υποβάθμιση των φυσικών ιδιοτήτων του υλικού, η χημική διάβρωση, η μηχανική βλάβη κ.λπ.
Κάταγμα: Σύμφωνα με το μέγεθος της παραμόρφωσης του υλικού, η θραύση μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε όλκιμο και εύθραυστο κάταγμα. Το όλκιμο κάταγμα θα έχει μια σημαντική διαδικασία παραμόρφωσης προτού η εμφάνιση του εύθραυστου σπασίματος τείνει να συμβεί ξαφνικά, δεν υπάρχει εμφανής ποσότητα παραμόρφωσης και επομένως προκαλέσει μεγαλύτερη καταστροφική δύναμη. Οι συνήθεις τύποι θραύσης περιλαμβάνουν επίσης τη θραύση λόγω κόπωσης και τη θραύση στατικού φορτίου, όπου η θραύση λόγω κόπωσης οφείλεται σε θραύση του υλικού υπό παρατεταμένες εργασίες ανακύκλωσης τάσης, ενώ η θραύση στατικού φορτίου συμβαίνει υπό στατικό φορτίο.
Φθορά:Η φθορά οφείλεται σε χύτευση σε υψηλή ταχύτητα, δόνηση, υπερφόρτωση και άλλες συνθήκες λειτουργίας, η εργασία μεταξύ της μηχανικής τριβής επιφάνειας μεταξύ τους και οδηγεί σε φθορά υλικού, και στη συνέχεια κάνει το υλικό αστοχία. Η φθορά μπορεί να χωριστεί σε διάφορους τύπους όπως λειαντική φθορά, φθορά κόλλας, φθορά λόγω κόπωσης, διαβρωτική φθορά ή φθορά μικροκίνησης. Στα μηχανήματα, η λειαντική φθορά είναι μία από τις πιο κοινές μορφές φθοράς.
Διάβρωση:Η διάβρωση είναι μια χημική ή ηλεκτροχημική αντίδραση που συμβαίνει όταν ένα μεταλλικό υλικό έρχεται σε επαφή με το περιβάλλον μέσο, με αποτέλεσμα τη μείωση των ιδιοτήτων του υλικού ή την καταστροφή. Η διάβρωση μπορεί να χωριστεί σε ολική διάβρωση και τοπική διάβρωση, από τις οποίες η τοπική διάβρωση είναι πιο κοινή, συμπεριλαμβανομένης της διάβρωσης λόγω τάσης, της διάβρωσης πόρων, της διακοκκώδους διάβρωσης και πολλών άλλων τύπων.
Η αστοχία μεταλλικών υλικών όχι μόνο θα μειώσει την αποτελεσματικότητα του προϊόντος, αλλά μπορεί επίσης να αποτελέσει απειλή για την ασφάλεια του προσωπικού. Επομένως, η ανάλυση αστοχίας μεταλλικών υλικών είναι μεγάλης σημασίας, η οποία μπορεί να εντοπίσει τα αίτια της αστοχίας και να προτείνει αποτελεσματικές λύσεις για τη βελτίωση της ποιότητας και της ανταγωνιστικότητας των προϊόντων.
II. Αιτίες αστοχίας μεταλλικών υλικών
1. Εσωτερικά ελαττώματα υλικού
Συρρίκνωση και χαλάρωση
Ορισμός: Η συρρίκνωση είναι το μέταλλο στη διαδικασία συμπύκνωσης λόγω της συστολής του όγκου στο πλινθίο ή στην καρδιά χύτευσης του σχηματισμού σωληνοειδών (ή διογκωμένων) ή διάσπαρτων οπών. Το χαλαρό είναι σε συνθήκες ταχείας ψύξης, αν και για να αποφευχθούν μεγάλες τρύπες συρρίκνωσης, αλλά το υγρό μέταλλο και το στερεό μέταλλο μεταξύ της διαφοράς όγκου εξακολουθεί να οδηγεί σε πολλές μικρές οπές συρρίκνωσης που κατανέμονται στο μέταλλο.
Αποτελέσματα: Μειώνει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού, μπορεί να γίνει πηγή κόπωσης που οδηγεί σε θραύση και επηρεάζει την αντοχή στη διάβρωση του υλικού.
χωρισμός
Ορισμός: το φαινόμενο της ανομοιόμορφης χημικής σύστασης στα χυτά υλικά, που χωρίζεται σε μικροσκοπικό διαχωρισμό (π.χ. ενδοκρυσταλλικός διαχωρισμός) και μακροσκοπικό διαχωρισμό (π.χ. διαχωρισμός πυκνότητας).
Αντίκτυπος: οδηγεί σε ανομοιόμορφη απόδοση των χυτών, σοβαρές περιπτώσεις θα προκαλέσουν θραύσματα.
Συμπερίληψη
Ορισμός: μεταλλικό ή μη μεταλλικό υλικό με σαφή διεπαφή με τη μήτρα. Ανάλογα με τη φύση μπορεί να χωριστεί σε μεταλλικά εγκλείσματα και μη μεταλλικά εγκλείσματα.
Κρούση: επηρεάζουν τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού, αυξάνουν τον κίνδυνο ρωγμών.
Φυσαλίδες
Ορισμός: το μέταλλο σε τηγμένη κατάσταση μπορεί να διαλύσει μεγάλο αριθμό αερίων, στη διαδικασία συμπύκνωσης λόγω μειωμένης διαλυτότητας και απελευθέρωσης αερίου στον εσωτερικό σχηματισμό φυσαλίδων αερίου στο μέταλλο.
Αποτελέσματα: Μειώνει την αποτελεσματική διατομή της χύτευσης μετάλλου, μειώνει την αντοχή του υλικού και μπορεί να οδηγήσει σε ρωγμές.
Σχεδιαστικά ελαττώματα
Αδικαιολόγητη δομική σχεδίαση: όπως η ύπαρξη περιοχών συγκέντρωσης τάσεων στα φέροντα μέρη, η αποτυχία σωστής σχεδίασης που οδηγεί σε αστοχία.
Λανθασμένη επιλογή των υλικών: η επιλογή των υλικών δεν είναι κατάλληλα πρότυπα, ή ανεπαρκής κατανόηση της απόδοσης του υλικού, με αποτέλεσμα το υλικό να μην μπορεί να ανταποκριθεί στη χρήση των απαιτήσεων.
Ελαττώματα επεξεργασίας
Ελαττώματα θερμικής επεξεργασίας
Όπως: Σβήσιμο ρωγμών, σκλήρυνση ρωγμών.
Κρούση: μειώστε την αντοχή και τη σκληρότητα του υλικού, αυξήστε τον κίνδυνο θραύσης.
Ελαττώματα καλουπώματος ψυχρής επεξεργασίας
Όπως: ελαττώματα λείανσης, ελαττώματα κοπής, ελαττώματα ψυχρής κλάσης.
Επιπτώσεις: επηρεάζουν την ποιότητα της επιφάνειας και την ακρίβεια διαστάσεων του υλικού, μειώνουν τη συνολική απόδοση του υλικού.
Ελαττώματα στη διαδικασία χρήσης
Καταπόνηση υπερφόρτωσης: το υλικό υπόκειται σε υπερβολική εξωτερική καταπόνηση κατά τη διαδικασία χρήσης, με αποτέλεσμα την παραμόρφωση ή τη θραύση.
Διάβρωση: υλικά σε υγρασία, υψηλή θερμοκρασία, οξύ και αλκάλιο και άλλα σκληρά περιβάλλοντα διάβρωση, με αποτέλεσμα την υποβάθμιση της απόδοσης.
Κόπωση: υλικό υπό τη δράση εναλλασσόμενου φορτίου, μετά από ορισμένη περίοδο θραύσης λόγω κόπωσης.
Περιβαλλοντικοί παράγοντες
Θερμοκρασία: περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει σε οξείδωση του υλικού, μαλάκωμα, μείωση της αντοχής και της σκληρότητάς του.
Μέσο: συγκεκριμένο περιβάλλον μέσων μπορεί να επιταχύνει τη διαδικασία διάβρωσης του υλικού.
Υγρασία: Η υπερβολική υγρασία στον αέρα μπορεί να προκαλέσει την απορρόφηση νερού από τα υλικά, οδηγώντας σε πρήξιμο, παραμόρφωση, ακόμη και ανάπτυξη μούχλας ή μούχλας. Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα επιζήμιο για τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, όπου η υγρασία μπορεί να προκαλέσει βραχυκυκλώματα και μόνιμη βλάβη.
Έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία: Η παρατεταμένη έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία (UV) από το ηλιακό φως μπορεί να υποβαθμίσει πολλά υλικά, με αποτέλεσμα να γίνουν εύθραυστα και να χάσουν το χρώμα και τη δομική τους ακεραιότητα. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για πλαστικά, χρώματα και υφάσματα.
Έκθεση σε χημικά: Η επαφή με επιθετικές χημικές ουσίες μπορεί να οδηγήσει σε ποικίλες αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της διάλυσης, του αποχρωματισμού και της χημικής διάσπασης του υλικού. Αυτό είναι ένα κοινό ζήτημα σε βιομηχανικές συνθήκες όπου τα υλικά μπορεί να έρθουν σε επαφή με οξέα, βάσεις, διαλύτες ή άλλες δραστικές ουσίες.