I. धातु सामग्री विफलता की परिभाषा और वर्गीकरण
धातु सामग्री की विफलता विभिन्न कारकों के कारण उपयोग की प्रक्रिया को संदर्भित करती है, जिसके परिणामस्वरूप धातु सामग्री अपने डिजाइन फ़ंक्शन या राज्य की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करना जारी नहीं रख सकती है। यह विफलता कई कारणों से हो सकती है, जैसे सामग्री के भौतिक गुणों का क्षरण, रासायनिक संक्षारण, यांत्रिक क्षति, इत्यादि।
फ्रैक्चर: सामग्री विरूपण की भयावहता के अनुसार, फ्रैक्चर को तन्य फ्रैक्चर और भंगुर फ्रैक्चर में विभाजित किया जा सकता है। लचीले फ्रैक्चर में एक महत्वपूर्ण विरूपण प्रक्रिया होगी इससे पहले कि भंगुर फ्रैक्चर अचानक होता है, विरूपण की कोई स्पष्ट मात्रा नहीं होती है, और इसलिए अधिक विनाशकारी शक्ति का कारण बनता है। सामान्य प्रकार के फ्रैक्चर में थकान फ्रैक्चर और स्थैतिक भार फ्रैक्चर भी शामिल हैं, जहां थकान फ्रैक्चर लंबे समय तक तनाव साइकलिंग संचालन के तहत सामग्री के फ्रैक्चर के कारण होता है, जबकि स्थैतिक भार फ्रैक्चर स्थैतिक भार के तहत होता है।
टूट - फूट:उच्च गति, कंपन, अधिभार और अन्य परिचालन स्थितियों में कास्टिंग के कारण टूट-फूट होती है, एक दूसरे के बीच यांत्रिक सतह के घर्षण के कारण सामग्री में टूट-फूट होती है और फिर सामग्री विफल हो जाती है। घिसाव को विभिन्न प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है जैसे कि अपघर्षक घिसाव, चिपकने वाला घिसाव, थकान घिसाव, संक्षारक घिसाव या माइक्रोमोशन घिसाव। मशीनरी में, अपघर्षक घिसाव घिसाव के अधिक सामान्य प्रकारों में से एक है।
संक्षारण:संक्षारण एक रासायनिक या विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया है जो तब होती है जब कोई धातु सामग्री आसपास के माध्यम के संपर्क में आती है, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री के गुणों में कमी या विनाश होता है। संक्षारण को कुल संक्षारण और स्थानीय संक्षारण में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से स्थानीय संक्षारण अधिक आम है, जिसमें तनाव संक्षारण, छिद्र संक्षारण, इंटरग्रेन्युलर संक्षारण और कई अन्य प्रकार शामिल हैं।
धातु सामग्री की विफलता से न केवल उत्पाद की प्रभावशीलता कम हो जाएगी, बल्कि कर्मियों की सुरक्षा को भी खतरा हो सकता है। इसलिए, धातु सामग्री का विफलता विश्लेषण बहुत महत्वपूर्ण है, जो विफलता के कारणों की पहचान कर सकता है और उत्पादों की गुणवत्ता और प्रतिस्पर्धात्मकता में सुधार के लिए प्रभावी समाधान प्रस्तावित कर सकता है।
द्वितीय. धातु सामग्री की विफलता के कारण
1. भौतिक आंतरिक दोष
सिकुड़न और ढीलापन
परिभाषा: ट्यूबलर (या फ्लेयर्ड) या बिखरे हुए छिद्रों के निर्माण के पिंड या कास्टिंग हृदय में मात्रा संकुचन के कारण संक्षेपण प्रक्रिया में सिकुड़न धातु है। ढीला तेजी से ठंडा होने की स्थिति में है, हालांकि बड़े संकोचन छिद्रों से बचने के लिए, लेकिन तरल धातु और ठोस धातु के बीच मात्रा में अंतर अभी भी धातु में वितरित कई छोटे संकोचन छिद्रों की ओर जाता है।
प्रभाव: सामग्री के यांत्रिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से कम कर देता है, थकान का कारण बन सकता है जिससे फ्रैक्चर हो सकता है, और सामग्री के संक्षारण प्रतिरोध को प्रभावित करता है।
पृथक्करण
परिभाषा: कास्टिंग में असमान रासायनिक संरचना की घटना, सूक्ष्म पृथक्करण (जैसे इंट्राक्रिस्टलाइन पृथक्करण) और मैक्रोस्कोपिक पृथक्करण (जैसे घनत्व पृथक्करण) में विभाजित।
प्रभाव: कास्टिंग के असमान प्रदर्शन का कारण बनेगा, गंभीर मामलों में स्क्रैप का कारण होगा।
समावेश
परिभाषा: मैट्रिक्स के साथ स्पष्ट इंटरफ़ेस वाली धातु या गैर-धातु सामग्री। प्रकृति के अनुसार धातु समावेशन और गैर-धातु समावेशन में विभाजित किया जा सकता है।
प्रभाव: सामग्री के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करता है, दरारों का खतरा बढ़ाता है।
बबल
परिभाषा: पिघली हुई अवस्था में धातु बड़ी संख्या में गैसों को घोल सकती है, संघनन प्रक्रिया में घुलनशीलता कम हो जाती है और धातु में गैस के निकलने से आंतरिक रूप से गैस के बुलबुले बनते हैं।
प्रभाव: धातु ढलाई के प्रभावी क्रॉस-सेक्शन को कम करता है, सामग्री की ताकत को कम करता है और दरारें पैदा कर सकता है।
डिज़ाइन दोष
अनुचित संरचनात्मक डिज़ाइन: जैसे कि भार वहन करने वाले भागों में तनाव एकाग्रता क्षेत्रों का अस्तित्व, ठीक से डिज़ाइन न करने से विफलता हो सकती है।
सामग्री का अनुचित चयन: सामग्री का चयन उचित मानकों का नहीं है, या सामग्री के प्रदर्शन की अपर्याप्त समझ है, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री आवश्यकताओं के उपयोग को पूरा नहीं कर सकती है।
प्रसंस्करण दोष
ताप उपचार दोष
जैसे: दरारें बुझाना, दरारें शांत करना।
प्रभाव: सामग्री की ताकत और कठोरता कम हो जाती है, फ्रैक्चर का खतरा बढ़ जाता है।
शीत प्रसंस्करण मोल्डिंग दोष
जैसे: पीसने में दोष, काटने में दोष, कोल्ड हेडिंग दोष।
प्रभाव: सामग्री की सतह की गुणवत्ता और आयामी सटीकता को प्रभावित करता है, सामग्री के समग्र प्रदर्शन को कम करता है।
उपयोग की प्रक्रिया में दोष
अधिभार तनाव: उपयोग की प्रक्रिया में सामग्री अत्यधिक बाहरी तनाव के अधीन होती है, जिसके परिणामस्वरूप विरूपण या फ्रैक्चर होता है।
संक्षारण: नमी, उच्च तापमान, एसिड और क्षार और अन्य कठोर वातावरण में सामग्री संक्षारण करती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रदर्शन में गिरावट आती है।
थकान: थकान फ्रैक्चर की एक निश्चित अवधि के बाद, वैकल्पिक भार की कार्रवाई के तहत सामग्री।
वातावरणीय कारक
तापमान: उच्च तापमान वाले वातावरण से सामग्री का ऑक्सीकरण, नरम होना, उसकी ताकत और कठोरता कम हो सकती है।
मध्यम: विशिष्ट मीडिया वातावरण सामग्री की संक्षारण प्रक्रिया को तेज कर सकता है।
आर्द्रता: हवा में अत्यधिक नमी सामग्री को पानी सोखने का कारण बन सकती है, जिससे सूजन, विकृति और यहां तक कि फफूंदी या फफूंदी की वृद्धि भी हो सकती है। यह विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए हानिकारक हो सकता है, जहां नमी शॉर्ट सर्किट और स्थायी क्षति का कारण बन सकती है।
यूवी एक्सपोजर: सूरज की रोशनी से पराबैंगनी (यूवी) विकिरण के लंबे समय तक संपर्क में रहने से कई सामग्रियां खराब हो सकती हैं, जिससे वे भंगुर हो जाते हैं और अपना रंग और संरचनात्मक अखंडता खो देते हैं। यह प्लास्टिक, पेंट और वस्त्रों के लिए विशेष रूप से सच है।
रासायनिक एक्सपोजर: आक्रामक रसायनों के संपर्क से विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं, जिसमें सामग्री का विघटन, मलिनकिरण और रासायनिक टूटना शामिल है। औद्योगिक सेटिंग में यह एक आम समस्या है जहां सामग्री एसिड, बेस, सॉल्वैंट्स या अन्य प्रतिक्रियाशील पदार्थों के संपर्क में आ सकती है।
