I. Metallmaterjali rikke määratlus ja klassifikatsioon
Metallmaterjali rike viitab kasutusprotsessile, mis on tingitud mitmesugustest teguritest, mille tulemusena metallmaterjalid ei suuda jätkuvalt täita oma disainifunktsiooni või riigi jõudlusnõudeid. Selle rikke põhjuseks võivad olla mitmed põhjused, näiteks materjali füüsikaliste omaduste halvenemine, keemiline korrosioon, mehaanilised kahjustused jne.
Luumurd: Materjali deformatsiooni suuruse järgi võib murde jagada plastiliseks ja rabedaks murruks. Plastilist murdumisel on märkimisväärne deformatsiooniprotsess, enne kui rabeda luumurru tekkimine kipub ootamatult tekkima, deformatsioon ei ole ilmselge ja põhjustab seetõttu suuremat hävitavat jõudu. Levinud murdetüübid hõlmavad ka väsimusmurde ja staatilise koormusega purunemist, kus väsimusmurd on tingitud materjali murdumisest pikaajaliste pingetsükliliste operatsioonide ajal, staatilise koormuse purunemine aga staatilise koormuse korral.
Kulumine:kulumine on tingitud valanditest suurel kiirusel, vibratsioonist, ülekoormusest ja muudest töötingimustest, töö mehaanilise pinna hõõrdumisest üksteise vahel ja põhjustab materjali kulumist ja seejärel materjali rikke. Kulumist võib jagada erinevateks tüüpideks, nagu abrasiivne kulumine, liimikulumine, väsimuskulumine, söövitav kulumine või mikroliikumise kulumine. Masinate puhul on abrasiivne kulumine üks levinumaid kulumisvorme.
Korrosioon:Korrosioon on keemiline või elektrokeemiline reaktsioon, mis tekib metallimaterjali kokkupuutel ümbritseva keskkonnaga, mille tulemuseks on materjali omaduste vähenemine või hävimine. Korrosiooni võib jagada täielikuks korrosiooniks ja lokaalseks korrosiooniks, millest lokaalne korrosioon on levinum, sealhulgas pingekorrosioon, pooride korrosioon, teradevaheline korrosioon ja paljud muud tüübid.
Metallmaterjalide rike mitte ainult ei vähenda toote efektiivsust, vaid võib ohustada ka personali ohutust. Seetõttu on väga oluline metallmaterjalide rikete analüüs, mis võimaldab tuvastada rikete põhjuseid ja pakkuda välja tõhusaid lahendusi toodete kvaliteedi ja konkurentsivõime parandamiseks.
II. Metallmaterjalide rikke põhjused
1. Materjali sisemised defektid
Kokkutõmbumine ja lõdvenemine
Definitsioon: Kokkutõmbumine on kondensatsiooniprotsessis tekkiv metall, mis on tingitud valuploki või valusüdame mahu kokkutõmbumisest torukujuliste (või laienenud) või hajutatud aukude moodustumisel. Lahtine on kiire jahutuse tingimustes, kuigi selleks, et vältida suuri kokkutõmbumisauke, kuid vedela metalli ja tahke metalli ruumalade vahe vahel põhjustab siiski palju väikeseid kokkutõmbumisauke metallis.
Mõju: vähendab oluliselt materjali mehaanilisi omadusi, võib muutuda väsimuse allikaks, mis põhjustab purunemist, ja mõjutab materjali korrosioonikindlust.
eraldamine
Definitsioon: valandite ebaühtlase keemilise koostise nähtus, mis jaguneb mikroskoopiliseks segregatsiooniks (nt kristallisisene segregatsioon) ja makroskoopiliseks segregatsiooniks (nt tihedussegregatsioon).
Mõju: põhjustab valandite ebaühtlast jõudlust, tõsised juhtumid põhjustavad praaki.
Kaasamine
Definitsioon: metall või mittemetallist materjal, millel on selge liides maatriksiga. Vastavalt olemusele võib jagada metallisulgudeks ja mittemetallilisteks kandmisteks.
Mõju: mõjutab materjali mehaanilisi omadusi, suurendab pragude tekkimise ohtu.
Mullid
Definitsioon: sulas olekus metall võib kondensatsiooniprotsessis lahustada suure hulga gaase, kuna lahustuvus on vähenenud ja gaasi eraldub metallisiseses gaasimullide moodustumisel.
Mõju: vähendab metallivalu efektiivset ristlõiget, vähendab materjali tugevust ja võib põhjustada pragusid.
Disaini defektid
Ebamõistlik konstruktsiooniprojekt: nt pinge kontsentratsioonialade olemasolu kandvates osades, ebaõige projekteerimine, mis põhjustab rikke.
Vale materjalide valik: materjalide valik ei vasta nõuetele või ei ole materjali toimivusest piisavalt aru saadud, mistõttu materjal ei vasta nõuetele.
Töötlemise defektid
Kuumtöötluse defektid
Näiteks: pragude kustutamine, pragude karastamine.
Mõju: vähendab materjali tugevust ja sitkust, suurendab purunemisohtu.
Külmtöötluse vormimise defektid
Nagu näiteks: lihvimisdefektid, lõikevead, külmotsingu defektid.
Mõju: mõjutab materjali pinnakvaliteeti ja mõõtmete täpsust, vähendab materjali üldist jõudlust.
Puudused kasutusprotsessis
Ülekoormuspinge: materjalile avaldatakse kasutamise käigus ülemäärast välist pinget, mille tulemuseks on deformatsioon või purunemine.
Korrosioon: materjalid niiskuses, kõrges temperatuuris, happes ja leelises ning muudes karmides keskkondades korrosioon, mille tulemuseks on jõudluse halvenemine.
Väsimus: materjal vahelduva koormuse mõjul pärast teatud perioodi väsimusmurdu.
Keskkonnategurid
Temperatuur: kõrge temperatuuriga keskkond võib põhjustada materjali oksüdeerumist, pehmenemist, vähendada selle tugevust ja kõvadust.
Keskmine: konkreetne kandjakeskkond võib kiirendada materjali korrosiooniprotsessi.
Niiskus: Liigne õhuniiskus võib põhjustada materjalide vee imamist, mis põhjustab turset, kõverdumist ja isegi hallituse või hallituse kasvu. See võib olla eriti kahjulik elektroonikakomponentidele, kus niiskus võib põhjustada lühiseid ja püsivaid kahjustusi.
UV-kiirgus: Pikaajaline kokkupuude päikesevalguse ultraviolettkiirgusega (UV) võib paljusid materjale kahjustada, muutes need rabedaks ning kaotades oma värvi ja struktuuri terviklikkuse. See kehtib eriti plasti, värvide ja tekstiili kohta.
Kokkupuude kemikaalidega: Kokkupuude agressiivsete kemikaalidega võib põhjustada mitmesuguseid reaktsioone, sealhulgas materjali lahustumist, värvimuutust ja keemilist lagunemist. See on tavaline probleem tööstuslikes tingimustes, kus materjalid võivad kokku puutuda hapete, aluste, lahustite või muude reaktiivsete ainetega.
