Başarısız metal parçaların analizi "Önce makroskopik, sonra mikroskopik; önce fenomen, sonra öz; önce niteliksel, sonra nicelTemel noktası, çok boyutlu testler yoluyla arıza modunu (örneğin kırılma, korozyon, aşınma, deformasyon) belirlemek ve daha sonra arızanın temel nedenini (tasarıma, malzemeye, işleme,hizmet ortamıAşağıda 6 temel adımı kapsayan sistematik bir analiz çerçevesi verilmiştir:
Arıza analizi için önkoşul, parçanın "tam yaşam döngüsü bilgilerini" kavramaktır; aksi takdirde doğru yönden sapmak kolaydır.
- Temel parça bilgileri
- Bölüm adı, uygulama (örneğin, şaft, dişli, basınçlı kap), yapısal tasarım çizimi (filye ve delikler gibi stres konsantrasyon alanlarına odaklanmak);
- Malzeme sınıfı (örneğin, 45 çelik, 304 paslanmaz çelik, TC4 titanyum alaşımı) ve orijinal performans parametreleri (sertlik, germe dayanıklılığı, korozyon direnci vb.).
- Üretim ve İşleme Süreçleri
- Kalıplama işlemleri (dökme, dövme, kaynak, 3D baskı), ısı işlemleri (sürtme ve ısılandırma, çözeltme yaşlanma), yüzey işleme (kromlama, karbürleme);
- İşleme sırasında kusurlar olup olmadığı (örneğin kaynak gözenekleri, kement çatlakları, ısı işleminde deformasyon).
- Hizmet ve Çalışma Koşulları
- Çalışma yükü (statik/dinamik/darbe yükü, yük büyüklüğü ve yönü);
- Çevre parametreleri (sıcaklık: oda/yüksek/düşük sıcaklık; ortam: hava, su, yağ, asit-baz çözeltisi, toz; titreşim veya yorgunluk döngülerinin varlığı);
- Arıza öncesi çalışma durumu (örneğin, anormal gürültü, sızıntı veya hassaslık bozulması olup olmadığı; arızanın ani veya kademeli olup olmadığı).
- Tarihi Bakım Kayıtları
- Parçanın tamir edildiği veya değiştirildiği; benzer arızaların daha önce meydana geldiği; bakım sırasında uygunsuz bir işletim olup olmadığı (örneğin aşırı yük kullanımı, yetersiz yağlama).
Makroskopik analiz, görünüm, kırık,Başarısız parçanın deformasyon özellikleri çıplak gözle veya düşük büyütmeli bir büyüteçle (≤100x) başlangıçta arıza türünü ve kilit alanları belirlemek içinSonraki mikroskopik analizler için "navigasyon" olarak hizmet eder.
- Değişim Yerinin Yerleşimi
- Arıza "stres duyarlı bir alanda" (örneğin, şaft omzunda, anahtar yolu, iplik kökü), "işlem zayıf alanında" (örneğin, kaynak ekleminde, dökme yükselgesinde) veya "mal defekt alanında" meydana geldi mi (örneğin,dahiller, gözeneklilik);
- Örnek: Eğer bir şaftın omuz filesinde kırıklar varsa, bu büyük olasılıkla stres konsantrasyonu ile ilgilidir; eğer bir boru hattı kaynakta sızdırırsa, kaynak kalitesi denetimi için öncelik verilmelidir.
- Görünüm Özelliklerinin İzlenmesi
- Kırık Başarısızlığı: Kırık rengini (yüksek sıcaklıkta kırık olup olmadığını belirlemek için oksit renginin varlığını), düzlüğünü (düz = kırılgan kırık, kaba = doktil kırık) gözlemleyin.ve radyal çizgilerin varlığı (yorucu kırıkların tipik bir özelliği), radyal çizgilerin başlangıç noktası çatlak kaynağıdır);
- Korozyon Arızası: Korozyon türünü belirleyin (çukurlama: yerel küçük delikler; tekdüze korozyon: genel incelme; taneler arası korozyon: tahıl sınırları boyunca çatlamalar; stres korozyonu:Çatlaklar ve korozyon izleri ile birlikte);
- Giyim Bozukluğu: Kullanılmış yüzeyde abrazif çizikler (abrazif aşınma), yapışkan izler (yapışkan aşınma, örneğin, metal yüzeylerin "sıkışması") veya yorgunluk (temas yorgunluğu, örneğin) olup olmadığını gözlemleyin.Düğüm dişlerinin yüzeylerinin parçalanması);
- Deformasyon Arızası: Parçanın temel boyutlarını ölçmek (örneğin, şaft çapı, plaka düzlüğü) toleransları aşıp aşmadıklarını belirlemek için (örneğin, yüksek sıcaklıklarda "termal deformasyon",Aşırı yük altında "plastik deformasyon".
- Makroskopik Mekanik Özelliklerin Doğrulanması
- Sertliği, germe dayanıklılığını, verim gücünü vb. test etmek için bozulmuş parçanın "bozulmamış alanı"ndan örnek alın.ve standart dışı malzeme özelliklerinden kaynaklanan bir arıza olup olmadığını belirlemek için tasarım gereksinimleriyle karşılaştırın (eÖrneğin, ısı işleminden sonra yetersiz sertlik).
Makroskopik analiz yoluyla kapsam daraltıldıktan sonra, malzemenin mikrostrukturunu, kırılma detaylarını ve element dağılımını gözlemlemek için mikroskopik test yöntemleri kullanılır."Mikroskopik mekanizma"yı ortaya çıkarmak (eÖrneğin, kaba tanelerden kaynaklanan kırılganlık, taneler arası korozyondan kaynaklanan çatlaklık).
- SEM, kırık üzerinde çok sayıda "çukur" (çukur benzeri özellikler) gözlemlerse,Düktil kırık, aşırı yüklemeden kaynaklanabilir (malzemenin verim gücünü aşan yük);
- Eğer kırık "çifte düzlemleri" (düz küçük kristal düzlemleri) veya "çifte arası kırıklar" (düzlem sınırları boyunca yayılan çatlaklar) varsa, bu gösterirkırılgan kırık, düşük sıcaklık, malzeme dahilleri veya granüler korrozyondan kaynaklanabilir;
- Eğer kırık "yorucu çizgiler" (paralel çizgiler) gösteriyorsa,Yorgunluk kırığı, Tekrarlanan değişken yüklerden (örneğin, bir şaftın dönme titreşiminden) veya yüzey çatlak kaynaklarından (örneğin, işleme çiziklerinden) kaynaklanabilir.
Başarısızlık mekanizması, "parça arızasına yol açan fiziksel/kimyasal sürece" atıfta bulunur. Başarısızlığın temel nedenini açıklamak için makroskobik + mikroskobik analiz sonuçlarını birleştirmek gerekir.Genel arıza mekanizmaları ve ilgili senaryolar şunlardır::
- Mekanik arıza mekanizmaları
- Aşırı yük kırılması: Yük, kırık üzerinde çukurlar ile malzemenin nihai dayanıklılığını aşar.
- Yorgunluk kırığı: Yorgunluk çizgileri + kırık kaynakları ile tekrarlanan alternatif yükler;
- Plastik deformasyon: Yük, malzemenin verim sınırını aşar veya yüksek sıcaklıklarda malzemenin yumuşaması;
- Kullanım: Yüzey temas sürtünmesi nedeniyle malzeme kaybı (abrazif aşınma, yapıştırıcı aşınma, temas yorgunluk aşınması).
- Kimyasal Başarısızlık Mekanizmleri
- Korozyon: Metal ve çevresel ortam arasındaki kimyasal reaksiyon (örneğin nemli ortamlarda karbon çelik paslanması, Cl− ortamlarında paslanmaz çelik çukurlanması);
- Oksidasyon: Yüksek sıcaklıklarda metal ve oksijen arasındaki reaksiyon (örneğin, çelik 800 °C'nin üzerinde oksit ölçeği oluşturur, bu da boyut doğruluğunu azaltır).
- Termal arıza mekanizmaları
- Termal yumuşatma: Yüksek sıcaklıklar malzemenin dayanıklılığını/sertliğini azaltır ve deformasyon veya kırılmaya neden olur.
- Termal yorgunluk: Tekrarlanan ısıtma-soğutma döngüleri termal stres döngüleri ve çatlak oluşumuna neden olur (örneğin, kazan boruları, motor blokları).
Başarısızlık mekanizmasına dayanarak, "fenomen açıklaması"nda durmaktan kaçınarak, "tasarım, malzeme, üretim, kullanım, bakım" 5 bağlantıdan kök nedeni daha da araştırın:
- Tasarım Bağlantısı
- Eksiklikler: Stres konsantrasyonu tasarımı (örneğin, aşırı küçük filé yarıçapı), yetersiz güvenlik faktörü (yük hesaplama hatası), uygun olmayan malzeme seçimi (örneğin,korroziv ortamlarda paslanmaz çelik yerine sıradan karbon çelik kullanmak);
- Örnek: Hidroklorik asidi taşımak için Q235 çelik (asit dayanıklı değil) kullanan bir kimyasal boru hattı, temel nedeni "düzgün olmayan malzeme seçimi" olan korozyon sızıntısı ile sonuçlandı.
- Malzeme Bağlantısı
- Kusurlar: Standart dışı malzeme bileşimi (örneğin, yetersiz alaşım eleman içeriği), iç dahiller (örneğin, çelikteki sülfid dahilleri), metalürjik kusurlar (örneğin, döküm gözenekliği,Çatlaklar yapmak);
- Örnek: 20CrMnTi çelikten yapılmış bir dişli, erimiş sırasında aşırı kükürt içeriği nedeniyle diş kökeninde kırılmış ve dahil olmalara yol açmıştır.
- Üretim bağlantısı
- Kusurlar: Yanlış ısı işleme süreci (örneğin, düşük söndürme sıcaklığı nedeniyle yetersiz sertlik), yanlış kaynak süreci (örneğin, eksik penetrasyon, gözenekler), yüzey işleme kusurları (örneğin).g., yorgunluk çatlak kaynaklarına yol açan sıyrıkları döndürmek);
- Örnek: Sakinleştirildikten sonra zamanında sertleştirilmemesinden kaynaklanan aşırı iç stres nedeniyle depolama sırasında kendiliğinden çatlayan bir şaft parçası.
- Bağlantı Kullan
- Kusurlar: Aşırı yükle çalışmak (örneğin, vinç aşırı yükle), sıcaklık/basınç sınırlarının ötesinde çalışmak (örneğin, kazan basıncı tasarım değerini aşar), anormal ortam (örneğin,Nemli ortamlarda pas önleme yok);
- Örnek: Bir motor şaftı, aşırı ekipman titreşiminden kaynaklanan aşırı alternatif yüklerden dolayı yorgunluk kırığı yaşadı.
- Bakım bağlantısı
- Kusurlar: Yetersiz yağlama (yükleme aşınmasını hızlandırmak), aşındırıcı ortamları zamanında temizlememek (örn. boru hattının iç duvarlarında çıkarılmamış kabuk, korozyonu yoğunlaştırmak), uygun olmayan onarım (örn.kaynak onarımı sırasında yeni çatlaklar oluşturmak).
Analizin nihai amacı sorunu çözmektir. Temel sebebe dayanarak, aşağıdaki ortak yönlerle hedeflenmiş ve uygulanabilir iyileştirme önlemleri önerilmelidir:
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!