I. Definicija i klasifikacija loma metalnog materijala
Neuspjeh metalnog materijala odnosi se na proces korištenja, zbog raznih čimbenika, što rezultira metalnim materijalima koji ne mogu nastaviti ispunjavati svoju funkciju dizajna ili zahtjeve države za performanse. Ovaj kvar može biti uzrokovan različitim razlozima, kao što su degradacija fizičkih svojstava materijala, kemijska korozija, mehanička oštećenja i tako dalje.
Prijelom: Prema veličini deformacije materijala, lom se dalje može podijeliti na duktilni lom i krti lom. Duktilni lom će imati značajan proces deformacije prije pojave krhkog loma koji ima tendenciju da se dogodi iznenada, nema očite količine deformacije i stoga uzrokuje veću destruktivnu silu. Uobičajene vrste loma također uključuju lom uslijed zamora i lom statičkim opterećenjem, pri čemu lom uslijed zamora nastaje zbog loma materijala pod dugotrajnim ciklusima naprezanja, dok se lom statičkim opterećenjem javlja pod statičkim opterećenjem.
Istrošenost:trošenje je zbog odljevaka u velikim brzinama, vibracija, preopterećenja i drugim radnim uvjetima, rad između mehaničke površine trenja između sebe i dovesti do materijala trošenje i habanje, a zatim napraviti kvar materijala. Trošenje se može podijeliti na različite vrste kao što su abrazivno trošenje, adhezivno trošenje, trošenje uslijed zamora, korozivno trošenje ili trošenje mikrokretanjem. U strojevima je abrazivno trošenje jedan od češćih oblika trošenja.
Korozija:Korozija je kemijska ili elektrokemijska reakcija koja se događa kada metalni materijal dođe u kontakt s okolnim medijem, što rezultira smanjenjem svojstava materijala ili uništenjem. Korozija se može podijeliti na potpunu koroziju i lokalnu koroziju, od kojih je lokalna korozija češća, uključujući koroziju naprezanja, koroziju pora, interkristalnu koroziju i mnoge druge vrste.
Kvar metalnih materijala ne samo da će smanjiti učinkovitost proizvoda, već može predstavljati i prijetnju sigurnosti osoblja. Stoga je od velikog značaja analiza kvarova metalnih materijala, kojom se mogu identificirati uzroci kvarova i predložiti učinkovita rješenja za poboljšanje kvalitete i konkurentnosti proizvoda.
II. Uzroci kvara metalnih materijala
1. Materijalni unutarnji nedostaci
Skupljanje i labavljenje
Definicija: Skupljanje je metal u procesu kondenzacije uslijed kontrakcije volumena u ingotu ili srcu odljevka zbog stvaranja cjevastih (ili proširenih) ili raspršenih rupa. Loose je u uvjetima brzog hlađenja, iako kako bi se izbjegle velike rupe skupljanja, ali tekući metal i čvrsti metal između volumena razlika i dalje dovodi do mnogih malih rupa skupljanja raspoređenih u metalu.
Učinci: Značajno smanjuje mehanička svojstva materijala, može postati izvor zamora koji dovodi do loma i utječe na otpornost materijala na koroziju.
segregacija
Definicija: pojava nejednakog kemijskog sastava u odljevcima, podijeljena na mikroskopsku segregaciju (npr. unutarkristalnu segregaciju) i makroskopsku segregaciju (npr. segregaciju po gustoći).
Utjecaj: dovodi do nejednakih performansi odljevaka, ozbiljni slučajevi uzrokovat će otpad.
Uključenje
Definicija: metalni ili nemetalni materijal s jasnim sučeljem s matricom. Prema prirodi mogu se podijeliti na metalne uključke i nemetalne uključke.
Utjecaj: utječe na mehanička svojstva materijala, povećava rizik od pukotina.
Mjehurići
Definicija: metal u rastaljenom stanju može otopiti veliki broj plinova, u procesu kondenzacije zbog smanjene topljivosti i oslobađanja plina u metalu unutarnje stvaranje mjehurića plina.
Učinci: Smanjuje efektivni poprečni presjek metalnog odljevka, smanjuje čvrstoću materijala i može dovesti do pukotina.
Greške u dizajnu
Nerazuman konstrukcijski dizajn: kao što je postojanje područja koncentracije naprezanja u nosivim dijelovima, neispravno projektiranje koje dovodi do kvara.
Nepravilan odabir materijala: izbor materijala nije odgovarajući standardima ili nedovoljno razumijevanje izvedbe materijala, što rezultira materijalom koji ne može zadovoljiti zahtjeve upotrebe.
Greške u obradi
Greške toplinske obrade
Kao što su: pukotine u kaljenju, pukotine u kaljenju.
Utjecaj: smanjiti čvrstoću i žilavost materijala, povećati rizik od loma.
Defekti kalupljenja hladnom preradom
Kao što su: defekti mljevenja, defekti pri rezanju, defekti pri hladnom nabijanju.
Utjecaj: utječe na kvalitetu površine i točnost dimenzija materijala, smanjuje ukupnu učinkovitost materijala.
Nedostaci u procesu korištenja
Naprezanje od preopterećenja: materijal je u procesu uporabe izložen prekomjernom vanjskom naprezanju, što rezultira deformacijom ili lomom.
Korozija: korozija materijala u vlazi, visokim temperaturama, kiselinama i alkalijama i drugim oštrim okruženjima, što rezultira degradacijom performansi.
Zamor: materijal pod djelovanjem izmjeničnog opterećenja, nakon određenog perioda zamornog loma.
Čimbenici okoliša
Temperatura: okolina visoke temperature može dovesti do oksidacije materijala, omekšavanja, smanjenja njegove čvrstoće i tvrdoće.
Srednje: specifično okruženje medija može ubrzati proces korozije materijala.
Vlažnost: Prekomjerna vlaga u zraku može uzrokovati da materijali upijaju vodu, što dovodi do bubrenja, savijanja, pa čak i rasta plijesni ili plijesni. To može biti osobito štetno za elektroničke komponente, gdje vlaga može uzrokovati kratke spojeve i trajno oštećenje.
Izlaganje UV zračenju: Dugotrajno izlaganje ultraljubičastom (UV) zračenju od sunčeve svjetlosti može degradirati mnoge materijale, uzrokujući da postanu krti i izgube svoju boju i strukturni integritet. To posebno vrijedi za plastiku, boje i tekstil.
Izloženost kemikalijama: Kontakt s agresivnim kemikalijama može dovesti do raznih reakcija, uključujući otapanje, promjenu boje i kemijsku razgradnju materijala. Ovo je čest problem u industrijskim okruženjima gdje materijali mogu doći u dodir s kiselinama, bazama, otapalima ili drugim reaktivnim tvarima.
