विफल धातु भागों का विश्लेषण "पहले स्थूल, फिर सूक्ष्म; पहले घटना, फिर सार; पहले गुणात्मक, फिर मात्रात्मक" के तर्क का पालन करना चाहिए। इसका मूल बहु-आयामी परीक्षण के माध्यम से विफलता मोड (जैसे, फ्रैक्चर, जंग, घिसाव, विरूपण) की पहचान करना है, फिर विफलता के मूल कारण (डिजाइन, सामग्री, प्रक्रिया, सेवा वातावरण, आदि) का पता लगाना है, और अंत में सुधार समाधानों के लिए एक आधार प्रदान करना है। नीचे 6 मुख्य चरणों को शामिल करने वाला एक व्यवस्थित विश्लेषण ढांचा दिया गया है:
विफलता विश्लेषण की पूर्व शर्त भाग की "पूर्ण-जीवन-चक्र जानकारी" को समझना है; अन्यथा, सही दिशा से भटकना आसान है। एकत्र करने के लिए मुख्य जानकारी में शामिल हैं:
- मूल भाग की जानकारी
- भाग का नाम, अनुप्रयोग (जैसे, शाफ्ट, गियर, दबाव पोत), संरचनात्मक डिजाइन ड्राइंग (तनाव सांद्रता वाले क्षेत्रों जैसे कि फ़िललेट्स और छेद पर ध्यान दें);
- सामग्री ग्रेड (जैसे, 45 स्टील, 304 स्टेनलेस स्टील, TC4 टाइटेनियम मिश्र धातु) और मूल प्रदर्शन पैरामीटर (कठोरता, तन्य शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध, आदि)।
- विनिर्माण और प्रसंस्करण प्रक्रियाएं
- बनाने की प्रक्रियाएं (ढलाई, फोर्जिंग, वेल्डिंग, 3डी प्रिंटिंग), गर्मी उपचार प्रक्रियाएं (बुझाना और तड़के, समाधान उम्र बढ़ना), सतह उपचार (क्रोम प्लेटिंग, कार्बराइजिंग);
- प्रसंस्करण के दौरान दोष थे या नहीं (जैसे, वेल्डिंग छिद्र, फोर्जिंग दरारें, गर्मी उपचार विरूपण)।
- सेवा और संचालन की स्थिति
- कार्य भार (स्थिर/गतिशील/प्रभाव भार, भार की मात्रा और दिशा);
- पर्यावरण पैरामीटर (तापमान: कमरे का/उच्च/निम्न तापमान; माध्यम: हवा, पानी, तेल, एसिड-बेस सॉल्यूशन, धूल; कंपन या थकान चक्रों की उपस्थिति);
- विफलता से पहले संचालन की स्थिति (जैसे, क्या असामान्य शोर, रिसाव, या सटीकता में गिरावट आई; क्या विफलता अचानक या धीरे-धीरे हुई)।
- ऐतिहासिक रखरखाव रिकॉर्ड
- क्या भाग की मरम्मत या प्रतिस्थापन किया गया है; क्या पहले इसी तरह की विफलताएं हुईं; क्या रखरखाव के दौरान अनुचित संचालन हुआ (जैसे, ओवरलोड उपयोग, अपर्याप्त स्नेहन)।
स्थूल विश्लेषण में नग्न आंखों या कम-आवर्धन आवर्धक (≤100x) के साथ विफल भाग की उपस्थिति, फ्रैक्चर और विरूपण विशेषताओं का निरीक्षण करना शामिल है ताकि शुरू में विफलता के प्रकार और प्रमुख क्षेत्रों की पहचान की जा सके। यह बाद के सूक्ष्म विश्लेषण के लिए "नेविगेशन" के रूप में कार्य करता है। निम्नलिखित आयामों पर ध्यान दें:
- विफलता स्थल का स्थानीयकरण
- क्या विफलता "तनाव-संवेदनशील क्षेत्र" (जैसे, शाफ्ट शोल्डर, कीवे, थ्रेड रूट), "प्रक्रिया कमजोर क्षेत्र" (जैसे, वेल्ड जोड़, कास्टिंग राइजर), या "सामग्री दोष क्षेत्र" (जैसे, समावेशन, सरंध्रता) में हुई;
- उदाहरण: यदि शाफ्ट शाफ्ट शोल्डर फ़िललेट पर टूट जाता है, तो यह तनाव सांद्रता से संबंधित होने की संभावना है; यदि पाइपलाइन वेल्ड पर लीक होती है, तो वेल्डिंग गुणवत्ता को निरीक्षण के लिए प्राथमिकता दी जानी चाहिए।
- उपस्थिति विशेषताओं का अवलोकन
- फ्रैक्चर विफलता: फ्रैक्चर रंग का निरीक्षण करें (यह निर्धारित करने के लिए ऑक्साइड रंग की उपस्थिति कि फ्रैक्चर उच्च तापमान पर हुआ), चपटापन (चपटा = भंगुर फ्रैक्चर, खुरदरा = नमनीय फ्रैक्चर), और रेडियल लाइनों की उपस्थिति (थकान फ्रैक्चर की एक विशिष्ट विशेषता, रेडियल लाइनों का प्रारंभिक बिंदु दरार स्रोत होना);
- संक्षारण विफलता: संक्षारण प्रकार की पहचान करें (गड्ढा: स्थानीय छोटे छेद; समान संक्षारण: समग्र पतला होना; अंतर-दानेदार संक्षारण: अनाज सीमाओं के साथ दरार; तनाव संक्षारण: दरारें और संक्षारण निशान के साथ);
- घिसाव विफलता: क्या घिसी हुई सतह में अपघर्षक खरोंच (अपघर्षक घिसाव), आसंजन चिह्न (चिपकने वाला घिसाव, जैसे धातु की सतहों का "जब्ती"), या थकान छिलन (संपर्क थकान, जैसे, गियर दांतों की सतहों का छिलन) है, इसका निरीक्षण करें;
- विरूपण विफलता: भाग के प्रमुख आयामों (जैसे, शाफ्ट व्यास, प्लेट चपटापन) को मापें ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि वे सहनशीलता से अधिक हैं या नहीं (जैसे, उच्च तापमान पर "थर्मल विरूपण", ओवरलोड के तहत "प्लास्टिक विरूपण")।
- स्थूल यांत्रिक गुणों का सत्यापन
- विफल भाग के "गैर-विफल क्षेत्र" का नमूना लें ताकि कठोरता, तन्य शक्ति, उपज शक्ति, आदि का परीक्षण किया जा सके, और यह निर्धारित करने के लिए डिजाइन आवश्यकताओं के साथ तुलना करें कि क्या विफलता घटिया सामग्री गुणों के कारण हुई थी (जैसे, गर्मी उपचार के बाद अपर्याप्त कठोरता)।
स्थूल विश्लेषण के माध्यम से दायरे को सीमित करने के बाद, सामग्री के सूक्ष्म संरचना, फ्रैक्चर विवरण और तत्व वितरण का निरीक्षण करने के लिए सूक्ष्म परीक्षण विधियों का उपयोग किया जाता है, जिससे विफलता का "सूक्ष्म तंत्र" (जैसे, मोटे अनाज के कारण भंगुर फ्रैक्चर, अंतर-दानेदार संक्षारण के कारण दरार) का पता चलता है। सामान्य तरीके और अनुप्रयोग परिदृश्य इस प्रकार हैं:
- यदि SEM फ्रैक्चर पर बड़ी संख्या में "डिंपल" (गड्ढे जैसी विशेषताएं) का निरीक्षण करता है, तो यहनमनीय फ्रैक्चरको इंगित करता है, जो ओवरलोड (भार सामग्री की उपज शक्ति से अधिक) के कारण हो सकता है;
- यदि फ्रैक्चर में "विदारण तल" (सपाट छोटे क्रिस्टल तल) या "अंतर-दानेदार फ्रैक्चर" (अनाज सीमाओं के साथ फैलने वाली दरारें) हैं, तो यहभंगुर फ्रैक्चरको इंगित करता है, जो कम तापमान, सामग्री समावेशन, या अंतर-दानेदार संक्षारण के कारण हो सकता है;
- यदि फ्रैक्चर में "थकान धारियाँ" (समानांतर धारियाँ) हैं, तो यहथकान फ्रैक्चरको इंगित करता है, जो बार-बार बदलते भार (जैसे, शाफ्ट का घूर्णी कंपन) या सतह दरार स्रोतों (जैसे, मशीनिंग खरोंच) के कारण हो सकता है।
विफलता तंत्र "भाग विफलता की ओर ले जाने वाली भौतिक/रासायनिक प्रक्रिया" को संदर्भित करता है। विफलता के मूल कारण को स्पष्ट करने के लिए स्थूल + सूक्ष्म विश्लेषण परिणामों को जोड़ना आवश्यक है। सामान्य विफलता तंत्र और संबंधित परिदृश्य इस प्रकार हैं:
- यांत्रिक विफलता तंत्र
- ओवरलोड फ्रैक्चर: भार सामग्री की अंतिम शक्ति से अधिक है, फ्रैक्चर पर डिंपल के साथ;
- थकान फ्रैक्चर: बार-बार बदलते भार, फ्रैक्चर पर थकान धारियाँ + दरार स्रोतों के साथ;
- प्लास्टिक विरूपण: भार सामग्री की उपज सीमा से अधिक है, या उच्च तापमान पर सामग्री का नरम होना;
- घिसाव: सतह संपर्क घर्षण के कारण सामग्री का नुकसान (अपघर्षक घिसाव, चिपकने वाला घिसाव, संपर्क थकान घिसाव)।
- रासायनिक विफलता तंत्र
- संक्षारण: धातु और पर्यावरण माध्यम के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया (जैसे, नम वातावरण में कार्बन स्टील का जंग लगना, Cl⁻ वातावरण में स्टेनलेस स्टील का गड्ढा बनना);
- ऑक्सीकरण: उच्च तापमान पर धातु और ऑक्सीजन के बीच प्रतिक्रिया (जैसे, 800℃ से ऊपर स्टील का ऑक्साइड स्केल बनाना, जिससे आयामी सटीकता कम हो जाती है)।
- थर्मल विफलता तंत्र
- थर्मल नरम होना: उच्च तापमान सामग्री की शक्ति/कठोरता में कमी का कारण बनता है, जिससे विरूपण या फ्रैक्चर होता है;
- थर्मल थकान: बार-बार हीटिंग-कूलिंग चक्र थर्मल तनाव चक्र और दरार निर्माण का कारण बनते हैं (जैसे, बॉयलर पाइप, इंजन ब्लॉक)।
विफलता तंत्र के आधार पर, 5 लिंक से मूल कारण की आगे जांच करें: "डिजाइन, सामग्री, विनिर्माण, उपयोग, रखरखाव", "घटना विवरण" पर रुकने से बचें:
- डिजाइन लिंक
- दोष: तनाव सांद्रता डिजाइन (जैसे, अत्यधिक छोटा फ़िललेट त्रिज्या), अपर्याप्त सुरक्षा कारक (भार गणना त्रुटि), अनुचित सामग्री चयन (जैसे, संक्षारक वातावरण में स्टेनलेस स्टील के बजाय साधारण कार्बन स्टील का उपयोग);
- उदाहरण: हाइड्रोक्लोरिक एसिड के परिवहन के लिए Q235 स्टी
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