แนวทางการวิเคราะห์สำหรับชิ้นส่วนโลหะที่เสียหาย

I. การรวบรวมข้อมูลเบื้องต้น: ทำความเข้าใจพื้นฐานความเสียหาย (หลีกเลี่ยงการวิเคราะห์แบบคลุมเครือ)

1. ข้อมูลพื้นฐานของชิ้นส่วน
   • ชื่อชิ้นส่วน การใช้งาน (เช่น เพลา เกียร์ ภาชนะรับความดัน) แบบร่างการออกแบบโครงสร้าง (เน้นบริเวณที่เกิดความเค้น เช่น มุมโค้งและรู);
   • เกรดวัสดุ (เช่น เหล็ก 45, สแตนเลสสตีล 304, โลหะผสมไทเทเนียม TC4) และพารามิเตอร์ประสิทธิภาพดั้งเดิม (ความแข็ง แรงดึง ความต้านทานการกัดกร่อน ฯลฯ)
2. กระบวนการผลิตและแปรรูป
   • กระบวนการขึ้นรูป (การหล่อ การตีขึ้นรูป การเชื่อม การพิมพ์ 3 มิติ) กระบวนการอบชุบ (การชุบแข็งและการอบคืนตัว การอบชุบแบบโซลูชัน) การเคลือบผิว (การชุบโครเมียม การชุบแข็งผิว);
   • มีข้อบกพร่องระหว่างการแปรรูปหรือไม่ (เช่น รูพรุนจากการเชื่อม รอยร้าวจากการตีขึ้นรูป การเสียรูปจากการอบชุบ)
3. สภาพการใช้งานและการทำงาน
   • ภาระงาน (ภาระคงที่/ไดนามิก/แรงกระแทก ขนาดและทิศทางของภาระ);
   • พารามิเตอร์สิ่งแวดล้อม (อุณหภูมิ: อุณหภูมิห้อง/สูง/ต่ำ; ตัวกลาง: อากาศ น้ำ น้ำมัน สารละลายกรด-เบส ฝุ่น; การมีอยู่ของการสั่นสะเทือนหรือรอบการล้า);
   • สถานะการทำงานก่อนความเสียหาย (เช่น มีเสียงผิดปกติ การรั่วไหล หรือความแม่นยำลดลงหรือไม่; ความเสียหายเกิดขึ้นอย่างกะทันหันหรือค่อยเป็นค่อยไป)
4. บันทึกการบำรุงรักษาในอดีต
   • ชิ้นส่วนเคยผ่านการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนหรือไม่; ความเสียหายที่คล้ายกันเกิดขึ้นก่อนหน้านี้หรือไม่; มีการใช้งานที่ไม่เหมาะสมระหว่างการบำรุงรักษาหรือไม่ (เช่น การใช้งานเกินพิกัด การหล่อลื่นไม่เพียงพอ)

II. การวิเคราะห์ภาพรวม: กำหนดโหมดความเสียหายเบื้องต้น (จำกัดขอบเขตอย่างรวดเร็ว)

1. การระบุตำแหน่งของจุดที่เสียหาย
   • ความเสียหายเกิดขึ้นใน "พื้นที่ไวต่อความเครียด" (เช่น ไหล่เพลา ร่องลิ่ม รากเกลียว) "พื้นที่อ่อนแอของกระบวนการ" (เช่น รอยต่อเชื่อม รอยต่อขึ้นรูป) หรือ "พื้นที่บกพร่องของวัสดุ" (เช่น สิ่งเจือปน รูพรุน);
   • ตัวอย่าง: หากเพลาแตกที่มุมโค้งไหล่เพลา มีแนวโน้มเกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของความเครียด หากท่อรั่วที่รอยเชื่อม ควรให้ความสำคัญกับคุณภาพการเชื่อม
2. การสังเกตลักษณะภายนอก
   • ความเสียหายจากการแตกหัก: สังเกตสีของการแตกหัก (การมีอยู่ของสีออกไซด์เพื่อตรวจสอบว่าการแตกหักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงหรือไม่) ความเรียบ (แบน = การแตกหักแบบเปราะ หยาบ = การแตกหักแบบเหนียว) และการมีอยู่ของเส้นรัศมี (คุณสมบัติทั่วไปของการแตกหักแบบล้า โดยมีจุดเริ่มต้นของเส้นรัศมีเป็นแหล่งกำเนิดรอยร้าว);
   • ความเสียหายจากการกัดกร่อน: ระบุประเภทการกัดกร่อน (การเกิดรูพรุน: รูเล็กๆ เฉพาะที่; การกัดกร่อนสม่ำเสมอ: การบางลงโดยรวม; การกัดกร่อนระหว่างเกรน: การแตกร้าวตามขอบเกรน; การกัดกร่อนจากความเครียด: มาพร้อมกับรอยร้าวและร่องรอยการกัดกร่อน);
   • ความเสียหายจากการสึกหรอ: สังเกตว่าพื้นผิวที่สึกหรอมรอยขีดข่วน (การสึกหรอจากการขัดสี) รอยยึดติด (การสึกหรอแบบยึดติด เช่น "การยึดติด" ของพื้นผิวโลหะ) หรือการหลุดลอกจากการล้า (การล้าจากการสัมผัส เช่น การหลุดลอกของพื้นผิวฟันเฟือง);
   • ความเสียหายจากการเสียรูป: วัดขนาดสำคัญของชิ้นส่วน (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา ความเรียบของแผ่น) เพื่อตรวจสอบว่าเกินค่าความคลาดเคลื่อนหรือไม่ (เช่น "การเสียรูปจากความร้อน" ที่อุณหภูมิสูง "การเสียรูปพลาสติก" ภายใต้ภาระเกิน)
3. การตรวจสอบคุณสมบัติทางกลของภาพรวม
   • สุ่มตัวอย่าง "พื้นที่ที่ไม่เสียหาย" ของชิ้นส่วนที่เสียหายเพื่อทดสอบความแข็ง แรงดึง จุดคราก ฯลฯ และเปรียบเทียบกับข้อกำหนดการออกแบบเพื่อตรวจสอบว่าความเสียหายเกิดจากคุณสมบัติของวัสดุที่ไม่ได้มาตรฐานหรือไม่ (เช่น ความแข็งไม่เพียงพอหลังจากการอบชุบ)

III. การวิเคราะห์เชิงจุลภาค: ระบุแก่นแท้ของความเสียหายอย่างลึกซึ้ง (เชื่อมโยงหลัก)

ตัวอย่าง: การตัดสินเชิงจุลภาคของความเสียหายจากการแตกหัก

• หาก SEM สังเกตเห็น "รอยบุ๋ม" จำนวนมาก (ลักษณะคล้ายหลุม) บนรอยแตก แสดงว่าการแตกหักแบบเหนียวซึ่งอาจเกิดจากการโอเวอร์โหลด (ภาระเกินกว่าจุดครากของวัสดุ);
• หากรอยแตกมี "ระนาบแยก" (ระนาบผลึกเล็กๆ แบนๆ) หรือ "การแตกหักระหว่างเกรน" (รอยร้าวที่แพร่กระจายไปตามขอบเกรน) แสดงว่าการแตกหักแบบเปราะซึ่งอาจเกิดจากอุณหภูมิต่ำ สิ่งเจือปนของวัสดุ หรือการกัดกร่อนระหว่างเกรน;
• หากรอยแตกมี "ริ้วรอยความล้า" (ลายขนาน) แสดงว่าการแตกหักแบบล้าซึ่งอาจเกิดจากการรับภาระสลับกันซ้ำๆ (เช่น การสั่นสะเทือนแบบหมุนของเพลา) หรือแหล่งกำเนิดรอยร้าวบนพื้นผิว (เช่น รอยขีดข่วนจากการตัดเฉือน)

IV. การกำหนดกลไกความเสียหาย: เชื่อมโยงปรากฏการณ์และแก่นแท้

1. กลไกความเสียหายทางกล
   • การแตกหักจากการโอเวอร์โหลด: ภาระเกินกว่าความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุ โดยมีรอยบุ๋มบนรอยแตก;
   • การแตกหักแบบล้า: ภาระสลับกันซ้ำๆ โดยมีริ้วรอยความล้า + แหล่งกำเนิดรอยร้าวบนรอยแตก;
   • การเสียรูปพลาสติก: ภาระเกินขีดจำกัดครากของวัสดุ หรือการอ่อนตัวของวัสดุที่อุณหภูมิสูง;
   • การสึกหรอ: การสูญเสียวัสดุเนื่องจากการเสียดสีสัมผัสพื้นผิว (การสึกหรอจากการขัดสี การสึกหรอแบบยึดติด การสึกหรอจากการล้าจากการสัมผัส)
2. กลไกความเสียหายทางเคมี
   • การกัดกร่อน: ปฏิกิริยาเคมีระหว่างโลหะและตัวกลางในสิ่งแวดล้อม (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นสนิมในสภาพแวดล้อมที่ชื้น สแตนเลสสตีลเกิดรูพรุนในสภาพแวดล้อม Cl⁻);
   • การเกิดออกซิเดชัน: ปฏิกิริยาระหว่างโลหะและออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง (เช่น เหล็กกล้าก่อตัวเป็นมาตราส่วนออกไซด์เหนือ 800℃ ซึ่งนำไปสู่ความแม่นยำของมิติที่ลดลง)
3. กลไกความเสียหายจากความร้อน
   • การอ่อนตัวจากความร้อน: อุณหภูมิสูงทำให้ความแข็งแรง/ความแข็งของวัสดุลดลง นำไปสู่การเสียรูปหรือการแตกหัก;
   • ความล้าจากความร้อน: รอบการให้ความร้อน-ความเย็นซ้ำๆ ทำให้เกิดรอบความเครียดจากความร้อนและการก่อตัวของรอยร้าว (เช่น ท่อหม้อไอน้ำ บล็อกเครื่องยนต์)

V. การติดตามหาสาเหตุหลัก: ตรวจสอบการเชื่อมโยงที่รับผิดชอบในวงจรชีวิตทั้งหมด