I. Definícia a klasifikácia poruchy kovového materiálu
Porucha kovového materiálu sa vzťahuje na proces používania v dôsledku rôznych faktorov, čo vedie k tomu, že kovové materiály nemôžu naďalej spĺňať svoju konštrukčnú funkciu alebo výkonové požiadavky štátu. Toto zlyhanie môže byť spôsobené rôznymi príčinami, ako je degradácia fyzikálnych vlastností materiálu, chemická korózia, mechanické poškodenie atď.
Zlomenina: Podľa veľkosti deformácie materiálu možno lom ďalej rozdeliť na tvárny lom a krehký lom. Tvárny lom bude mať významný deformačný proces predtým, ako sa výskyt krehkého lomu prejaví náhle, nie je zjavná miera deformácie, a preto spôsobí väčšiu deštruktívnu silu. Bežné typy lomu tiež zahŕňajú únavový lom a lom zo statického zaťaženia, kde únavový lom je spôsobený lomom materiálu pri predĺžených operáciách cyklovania napätia, zatiaľ čo lom pri statickom zaťažení sa vyskytuje pri statickom zaťažení.
Opotrebenie:opotrebenie je spôsobené odliatkami pri vysokej rýchlosti, vibráciami, preťažením a inými prevádzkovými podmienkami, prácou medzi mechanickým povrchovým trením medzi sebou a vedie k opotrebovaniu materiálu a následne k poruche materiálu. Opotrebenie možno rozdeliť na rôzne typy, ako je abrazívne opotrebenie, adhézne opotrebenie, únavové opotrebenie, korozívne opotrebenie alebo opotrebenie mikropohybom. V strojových zariadeniach je abrazívne opotrebovanie jednou z najbežnejších foriem opotrebovania.
Korózia:Korózia je chemická alebo elektrochemická reakcia, ku ktorej dochádza, keď sa kovový materiál dostane do kontaktu s okolitým médiom, čo vedie k zníženiu vlastností materiálu alebo k deštrukcii. Koróziu možno rozdeliť na celkovú koróziu a lokálnu koróziu, z ktorých je častejšia lokálna korózia, vrátane korózie pod napätím, pórovej korózie, medzikryštalickej korózie a mnohých ďalších typov.
Porucha kovových materiálov nielenže zníži účinnosť produktu, ale môže predstavovať aj hrozbu pre bezpečnosť personálu. Preto má veľký význam analýza porúch kovových materiálov, ktorá dokáže identifikovať príčiny porúch a navrhnúť efektívne riešenia na zlepšenie kvality a konkurencieschopnosti výrobkov.
II. Príčiny zlyhania kovových materiálov
1. Vnútorné chyby materiálu
Zmršťovanie a uvoľňovanie
Definícia: Zmršťovanie je kov v kondenzačnom procese v dôsledku objemovej kontrakcie v ingotu alebo odlievacom srdci pri vytváraní rúrkových (alebo rozšírených) alebo rozptýlených otvorov. Voľný je v podmienkach rýchleho ochladzovania, aj keď na zabránenie veľkým zmršťovacím otvorom, ale tekutý kov a pevný kov medzi objemovým rozdielom stále vedie k mnohým malým zmršťovacím otvorom distribuovaným v kove.
Účinky: Výrazne znižuje mechanické vlastnosti materiálu, môže sa stať zdrojom únavy vedúcej k lomu a ovplyvňuje koróznu odolnosť materiálu.
segregácia
Definícia: jav nerovnomerného chemického zloženia v odliatkoch, rozdelený na mikroskopickú segregáciu (napr. intrakryštalická segregácia) a makroskopickú segregáciu (napr. hustotná segregácia).
Vplyv: viesť k nerovnomernému výkonu odliatkov, vážne prípady spôsobia šrot.
Inklúzia
Definícia: kovový alebo nekovový materiál s jasným rozhraním s matricou. Podľa povahy možno rozdeliť na kovové inklúzie a nekovové inklúzie.
Náraz: ovplyvniť mechanické vlastnosti materiálu, zvýšiť riziko vzniku trhlín.
Bubliny
Definícia: kov v roztavenom stave môže rozpúšťať veľké množstvo plynov v procese kondenzácie v dôsledku zníženej rozpustnosti a uvoľňovania plynu pri vnútornej tvorbe plynových bublín kovu.
Účinky: Znižuje účinný prierez kovového odliatku, znižuje pevnosť materiálu a môže viesť k prasklinám.
Chyby dizajnu
Nerozumný konštrukčný návrh: ako napríklad existencia oblastí koncentrácie napätia v nosných častiach, nesprávny návrh, ktorý vedie k poruche.
Nesprávny výber materiálov: výber materiálov nie je vhodný podľa noriem, alebo nedostatočné pochopenie výkonu materiálu, čo vedie k tomu, že materiál nemôže spĺňať požiadavky na použitie.
Chyby spracovania
Chyby tepelného spracovania
Ako napríklad: Kalenie trhlín, popúšťanie trhlín.
Náraz: zníženie pevnosti a húževnatosti materiálu, zvýšenie rizika lomu.
Chyby lisovania za studena
Ako sú: chyby brúsenia, chyby rezania, chyby brúsenia za studena.
Vplyv: ovplyvniť kvalitu povrchu a rozmerovú presnosť materiálu, znížiť celkový výkon materiálu.
Chyby v procese používania
Namáhanie preťažením: materiál je v procese používania vystavený nadmernému vonkajšiemu namáhaniu, čo vedie k deformácii alebo lomu.
Korózia: korózia materiálov spôsobená vlhkosťou, vysokou teplotou, kyselinami a zásadami a iným drsným prostredím, čo vedie k zníženiu výkonu.
Únava: materiál pri pôsobení striedavého zaťaženia, po určitej dobe únavového lomu.
Environmentálne faktory
Teplota: prostredie s vysokou teplotou môže viesť k oxidácii materiálu, zmäknutiu, zníženiu jeho pevnosti a tvrdosti.
Stredné: špecifické prostredie média môže urýchliť proces korózie materiálu.
Vlhkosť: Nadmerná vlhkosť vo vzduchu môže spôsobiť, že materiály absorbujú vodu, čo vedie k opuchu, deformácii a dokonca k rastu plesní alebo plesní. To môže byť obzvlášť škodlivé pre elektronické komponenty, kde vlhkosť môže spôsobiť skrat a trvalé poškodenie.
Vystavenie UV žiareniu: Dlhodobé vystavenie ultrafialovému (UV) žiareniu zo slnečného žiarenia môže degradovať mnohé materiály, spôsobiť ich krehkosť a stratu farby a štrukturálnej integrity. To platí najmä pre plasty, farby a textílie.
Chemická expozícia: Kontakt s agresívnymi chemikáliami môže viesť k rôznym reakciám vrátane rozpustenia, zmeny farby a chemického rozkladu materiálu. Toto je bežný problém v priemyselných prostrediach, kde môžu materiály prísť do kontaktu s kyselinami, zásadami, rozpúšťadlami alebo inými reaktívnymi látkami.
