I. Metalo medžiagų gedimo apibrėžimas ir klasifikacija
Metalo medžiagos gedimas reiškia naudojimo procesą dėl įvairių veiksnių, dėl kurių metalinės medžiagos negali toliau atitikti savo projektavimo funkcijos ar valstybės eksploatacinių reikalavimų. Šį gedimą gali sukelti įvairios priežastys, pvz., medžiagos fizinių savybių pablogėjimas, cheminė korozija, mechaniniai pažeidimai ir pan.
Lūžis: Pagal medžiagos deformacijos mastą lūžiai gali būti toliau skirstomi į plastinį ir trapų lūžį. Tamsus lūžis turės reikšmingą deformacijos procesą, kol trapus lūžis paprastai įvyksta staiga, nėra akivaizdaus deformacijos dydžio, todėl atsiranda didesnė ardomoji jėga. Įprasti lūžių tipai taip pat apima lūžį dėl nuovargio ir statinės apkrovos, kai nuovargio lūžis atsiranda dėl medžiagos lūžimo, kai veikia ilgalaikės įtempių ciklo operacijos, o statinės apkrovos lūžis atsiranda esant statinei apkrovai.
Susidėvėjimas:Susidėvėjimas atsiranda dėl liejinių dideliu greičiu, vibracijos, perkrovos ir kitomis eksploatacinėmis sąlygomis, dėl mechaninio paviršiaus trinties tarpusavyje ir dėl to medžiaga susidėvi, o tada medžiaga sugenda. Susidėvėjimą galima suskirstyti į įvairius tipus, tokius kaip abrazyvinis nusidėvėjimas, klijų susidėvėjimas, nuovargis, korozinis nusidėvėjimas arba mikrojudėjimo susidėvėjimas. Mašinose abrazyvinis nusidėvėjimas yra viena iš labiausiai paplitusių nusidėvėjimo formų.
Korozija:Korozija yra cheminė arba elektrocheminė reakcija, atsirandanti, kai metalinė medžiaga liečiasi su supančia terpe, dėl kurios pablogėja medžiagos savybės arba sunaikinama. Koroziją galima suskirstyti į bendrą koroziją ir vietinę koroziją, iš kurių vietinė korozija yra labiau paplitusi, įskaitant įtempių koroziją, porų koroziją, tarpkristalinę koroziją ir daugelį kitų tipų.
Metalinių medžiagų gedimas ne tik sumažins gaminio efektyvumą, bet ir gali kelti grėsmę personalo saugumui. Todėl didelę reikšmę turi metalinių medžiagų gedimų analizė, kuri gali nustatyti gedimo priežastis ir pasiūlyti efektyvius sprendimus, gerinančius gaminių kokybę ir konkurencingumą.
II. Metalinių medžiagų gedimo priežastys
1. Medžiaginiai vidiniai defektai
Susitraukimas ir atsipalaidavimas
Apibrėžimas: Susitraukimas yra kondensacijos procese esantis metalas dėl tūrio susitraukimo luite arba liejimo širdyje ir susidaro vamzdinės (arba išsipūtusios) arba išsibarsčiusios skylės. Laisvas yra greito aušinimo sąlygomis, nors siekiant išvengti didelių susitraukimo skylių, tačiau skystas metalas ir kietas metalas tarp tūrio skirtumo vis tiek sukelia daug mažų susitraukimo skylių, paskirstytų metale.
Poveikis: žymiai sumažina mechanines medžiagos savybes, gali tapti nuovargio šaltiniu, dėl kurio gali lūžti, ir turi įtakos medžiagos atsparumui korozijai.
segregacija
Apibrėžimas: netolygios cheminės sudėties reiškinys liejiniuose, skirstomas į mikroskopinę segregaciją (pvz., intrakristalinę segregaciją) ir makroskopinę segregaciją (pvz., tankio segregaciją).
Poveikis: netolygus liejinių veikimas, rimti atvejai sukels laužą.
Įtraukimas
Apibrėžimas: metalinė arba nemetalinė medžiaga su aiškia sąsaja su matrica. Pagal prigimtį galima suskirstyti į metalinius ir nemetalinius inkliuzus.
Poveikis: paveikti mechanines medžiagos savybes, padidinti įtrūkimų riziką.
Burbulai
Apibrėžimas: išlydytas metalas gali ištirpinti daug dujų kondensacijos procese dėl sumažėjusio tirpumo ir dujų išsiskyrimo metalo viduje susidarant dujų burbuliukams.
Poveikis: sumažina efektyvų metalo liejinio skerspjūvį, sumažina medžiagos stiprumą ir gali atsirasti įtrūkimų.
Dizaino defektai
Neprotingas konstrukcijos projektavimas: pvz., įtempių koncentracijos zonų buvimas laikančiose dalyse, netinkamas projektavimas, dėl kurio atsiranda gedimas.
Netinkamas medžiagų parinkimas: medžiagų parinkimas neatitinka tinkamų standartų arba nepakankamas medžiagos eksploatacinių savybių supratimas, todėl medžiaga negali atitikti naudojimo reikalavimų.
Apdorojimo defektai
Terminio apdorojimo defektai
Tokie kaip: įtrūkimų gesinimas, įtrūkimų grūdinimas.
Poveikis: sumažinkite medžiagos stiprumą ir kietumą, padidinkite lūžių riziką.
Šaltojo apdorojimo formavimo defektai
Tokie kaip: šlifavimo defektai, pjovimo defektai, šalto pjovimo defektai.
Poveikis: paveikti medžiagos paviršiaus kokybę ir matmenų tikslumą, sumažinti bendrą medžiagos veikimą.
Defektai naudojimo procese
Perkrovos įtempis: naudojimo metu medžiaga patiria pernelyg didelį išorinį įtempį, dėl kurio deformuojasi arba lūžta.
Korozija: drėgmės, aukštos temperatūros, rūgščių ir šarmų bei kitose atšiauriose aplinkose esančių medžiagų korozija, dėl kurios pablogėja eksploatacinės savybės.
Nuovargis: medžiaga, veikiama kintamos apkrovos, po tam tikro nuovargio lūžimo.
Aplinkos veiksniai
Temperatūra: esant aukštai temperatūrai, medžiaga gali oksiduotis, suminkštėti, sumažinti jos stiprumą ir kietumą.
Terpė: tam tikra terpės aplinka gali pagreitinti medžiagos korozijos procesą.
Drėgmė: Dėl per didelės drėgmės ore medžiagos gali sugerti vandenį, o tai gali sukelti patinimą, deformaciją ir net pelėsių ar miltligės augimą. Tai gali ypač pakenkti elektroniniams komponentams, kur drėgmė gali sukelti trumpąjį jungimą ir nuolatinę žalą.
UV poveikis: Ilgalaikis saulės ultravioletinės (UV) spinduliuotės poveikis gali pabloginti daugelį medžiagų, todėl jos tampa trapios ir praranda spalvą bei struktūrinį vientisumą. Tai ypač pasakytina apie plastiką, dažus ir tekstilę.
Cheminis poveikis: sąlytis su agresyviomis cheminėmis medžiagomis gali sukelti įvairias reakcijas, įskaitant medžiagos ištirpimą, spalvos pasikeitimą ir cheminį suirimą. Tai dažna problema pramoninėse aplinkose, kur medžiagos gali liestis su rūgštimis, bazėmis, tirpikliais ar kitomis reaktyviomis medžiagomis.
