השפעת הייצור חדור על התנהגות של מתכת

מבוא

מתכת משמשים כעמוד השדרה של תשתיות מודרניות, מכנפיים מטוסים ומסגרות רכב ועד כלי לחץ ושתלים כירורגיים.השלמות המכנית של רכיבים אלה תלויה במידה רבה בהתנגדותם לשבר תחת עומסים תפעוליים.לאורך המאה האחרונה, שדה מכניקת השברים גילה כי נוכחות של פגמים בייצור היא אחד הגורמים הקריטיים ביותר השולטים בהתתתת והפצת סדקים.

המונחים: induced Defects

תהליכי ייצור באופן בלתי נמנע מציגים מגוון של פגמים לתוך רכיבי מתכת. פגמים אלה נובעים מ ⁇ תרמיים, הומוגניות כימיות, עיוות מכני, וטרנספורמציות שלב. בעוד כמה פגמים הם שפירים מתחת לגודל מסוים, אחרים פועלים כמו העלאת מתח חזק שיכול לגרום לכישלון מוקדם.קטגוריות השכיחות ביותר כוללות נפיחות, הכללות לא-מטליות, מיקרו-קסר, וסחרורות גבול לא סדיר.

תמימות

פורוזיות מתייחסת לריקות או לעגלות שצורות במהלך הגשמה (השקה), ריתוך, או פיזור אבקה המיוצרים על ידי הליהוק, לכידת גז וצמצום במהלך קירור לייצר פופרקטי או לא סדיר.ב Welds, איסוף מימן יכול להוביל לפגיעות באופן משמעותי, בעוד חוסר היתוך יוצר מפונקציות ארוכות יותר.

⁇ non-Metallic Inclusions

⁇ הם חלקיקים של תחמוצות, סולפטים, אחליקטים, או תרכובות אחרות שהפכו לכודים בממטריקס המתכת במהלך refining או מוצקה. לדוגמה, הכלות חד-חמצני בפלדה הן קשות וגלועות, בעוד ש-sulfidesulflussulfide הם רכות יותר ו deformable 23.coms לפעול כמו ממריצים מתח ויכולים deventured מ-refreperty, במיוחד כדי לנפח של פלדה, כלומר, כדי לנפח חום-Ricretragated.

מיקרו-קררס ו-Hot Cracks

קרקרים שצורה במהלך הייצור לעתים קרובות מקורם מתח תרמי או התכווצות מוצקות. סדקים חמים מתרחשים באזור הסמויה במהלך ריתוך או הליהוק כאשר מתחים פילים עולים על הכוח הרציני של החומר חצי-סולי. סדקים אלה בדרך כלל מספקים סדקים בין-גרפיים ויכולים להפיץ את הלחץ הקריטי לאחר קירור ייחודי.

גרלין ברדמת

מחסומים בגבולות דגנים כוללים הפרדה של זיהומים, משקעים של שלבים מתפתלים, וטענות מקומיות שיוצרות מיקרו-חלבונים או crevices. לדוגמה, הפרדה הפרדה ספוגית בסופר-בסיס ניקל יכול לגרום להתגלמות גבול דגנים.בכמה ⁇ , מימן מטבוליות לגבולות דגנים ומפחיתה את כוח השחיקה, המוביל לתהליכים בין- סגסוגת כגון עיבוד כימי או עיבוד מוצק.

ראשי התיבות של Mechanics Fundamentals

כדי לכמת את ההשפעה של פגמים על שבר, מהנדסים מסתמכים על מכניקת שבר.המשמעת הזו מספקת מסגרת מתמטית להתייחס ללחץ יישומי, גודל פגם ונוקשות חומרית. שתי גישות עיקריות הן מכניקת שבר ליניארית (LEFM) לחומרים מתפתלים ומכניקת שבר אלסטית (EPFM) עבור אלה דוקטריליים.

ריכוז מתח ב Defects

כל הפסקת גיאומטרית – חור, נץ' או סדק – מעלה את הלחץ המקומי מעל הלחץ המיושם המנומלי.הגורם לריכוז הנוקשות KIRFLT:0(tph1 לחור אלפטי בצלחת אינסופית הוא בערך 1 + 2(a/ ⁇ ), שבו חצי אורך הסדקים וה ⁇ הוא הרדיואקטיביסט ( ⁇ ) ⁇ ) ⁇ חדה ( 0) אימפולסיביעתק לחוזק אינסופי, אך ורק לפשטות פלסטיק, אך ורק לפשטות, אך ורק לפשטות, אך ורק בדרגה 3.

קואר אלסטיאלס Fracture Mechanics

ב LEFM, השדה הלחץ ליד קצה סדק מאופיין על ידי גורם אינטנסיבי הלחץ K (יחידות: MPa ⁇ m) Fracture מתרחשת כאשר K מגיע ערך קריטי KIRFLT:0Icrea מתחת ל-1; ידוע כגודל השבירה של MPa עבור גיאומטריה נתונה K = YLT( ⁇ ), שבו ⁇ הוא הלחץ מוחל, הוא אורך סדק, וניתן ל- 1 מ"ממד"מ"מ"מ"מ, לדוגמה, עבור מגומים של חומר נפץ"ד, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, ל- 50 גרם להפחתה ישירה של חומר נפץ של חומר נפץ של חומר נפץ של חומר נפץ.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « אסטסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאלסטיאל

כאשר מפלסטיקה משמעותית לפני שבר, פרמטרים כגון J-integral או סדקים רפיחה פתח עקירה (CTOD) משמשים. Defects משפיעים על אמצעים אלה על ידי שינוי חלוקת זנים פלסטיק המקומי.לדוגמה, אשכול של כלולים מעוקלים קרובים יכול ליצור אזור אימון גבוה, המוביל לרוקן את הפחם במתח גלובלי נמוך יותר.

השפעתם של דמויות Defect על Fracture

לא כל פגמים מזיקים באותה מידה.תגובת השבירה תלויה בשילוב של תכונות פגומות ונכסים חומריים.

גודל Defect Size ו- Shape

פגמים גדולים יותר בדרך כלל להוריד את הלחץ הקריטי עבור שבר, לאחר מערכת יחסים שורש ריבועית הפוכה של LEFM. Shape Matters: פופר פעמי עם רדיוס r יש גורם ריכוז של כ 2, ואילו פגם ארוך דמוי סדק עם אורך 10r ו טיפ רדיוס 0.1r יכול להיות KFLT:0tFLT:1 מעל 10, ולכן פגמים חדים הם מסוכנים יותר במתחים, 000;

Defect Distribution and Clustering

פגמים בודדים אינטראקציה כאשר הם קרובים יחד. שני נקבובים סמוכים או הכללות יכולים ליצור שדה מתח מקומי כי הוא המוגבר מעבר לסכום התרומות האישיות שלהם, עלייה של פצח פחם.זה קריטי במיוחד מתכות המיוצרות באופן תוספתי, שבו פגמים ללא היתוך לעתים קרובות יוצרים מערךים ליניאריים (למשל, סטטיסטיקות ערך קיצוני) משמשים כדי לחזות את הפגם הגדול ביותר בנפח של חומר, כמו פיזור של פגמים מרחביים בדרך כלל, כמו גם את העייפות.

תכונות חומריות ומצב Fracture

במכות דקרקליות, פגמים גורמים היווצרות וצמיחה מיקרו-לק, שמגיעה לשיאה קרע די בשפע.כאן, הכללות הן לעתים קרובות אתרי הקדשות הריקים.החלקיק של הכללה משפיע ישירות על קצב הצמיחה והמתחים הריקים.בניגוד, שברים מלוחים (מפרקים) נשלטים על ידי גודל פגמים שיכולים לגרום לצמצום בלתי יציב של גבולות, חלקיקים משניים, ושברים, כמו גם אזורי קרב קשים, למשל, כמו גם אם יש להם יכולת לטמפרטורות מתוחות, למשל, עם לחץ נמוך.

מחקרים ודוגמאות

כישלונות בעולם האמיתי מדגישים את החשיבות של פגמים בייצור בשנות ה-60, מטוס דה Havilland Comet מנוסים תקלות ממזג קטסטרופלי עקב עייפות סדקים initating בפינות חדות סביב חיתוך החלון - פגם מבוסס עיצוב. לאחרונה, titanium alloysulf בשימוש במנועי סילון לא הצליחו בגלל "Hard alpha" (אזורים genrichology) כי צורה במהלך הליהוק הזה.

דוגמה נוספת היא הכישלון של דיסק טורבינות אדים בלחץ גבוה במפעל כוח ב-1989, אשר מאוחר יותר מיוחס פגמים כיול - מיקרו-קר שגדל על ידי פריץ-פריג.האירוע הדגיש את הצורך בדיקה לא הרסנית של רכיבים סטרלינג קריטיים. במגזר הרכב, ראשי אלומיניום גלילי אלומיניום עשויים להכיל נקבוביות יקרות מכובש; אם 0.2 מ"מ, הם יכולים לגרום לשומן חום ולהפחית את הרקמות ייצור אגרסיביות באופן קולקטיבי.

אסטרטגיות מייגציה

התייחסות להשפעה של פגמים בייצור בשבר כוללת גישה רב-מכוננת: צמצום במקור, שינוי מצב הפגם, ועיצוב חזק שסובל פגמים.

תהליך אופטימיזציה

סירוב תהליכי ייצור באופן דרסטי מפחית היווצרות פגם. in ליהוק, ריק דה-גזינג ותיקון מבוקר מצמצם את נקבוביות הגז ואת פורוזיות הכווץ. in welding, preheat, מבוקר טמפרטורה, ובחירת מתכת נאותה למנוע סדקים מימן וסדקים חמים.הוספת פרמטרים כגון כוח לייזר, מהירות סריקה, ונפיחות הם אופטימיזציה להשגת ליד צפיפות מלאה (IP) שיפור חיבריקנות לחץ דם גבוה (Ric) כמו חום, ניקוי חום) כמו לחץ דם גבוה, לחץ דם חום, לחץ דם, לחץ דם (Ricial) ושרירים) הוא טיפול תרופתי (Ricial) ושרירים) הוא טיפול תרופתי (Ricial ניקוי חום (Ricreicial) כמו טיפול תרופתי (Ricial) הוא אופטימיזציה) ושרירים) סגסוגת ניקוי חום (Ricial) סגסוגת לחץ דם חום (Ricial ניקוי חום) סגסוגת) סגסוגת מחדש של חום (Ricial) סגסוגת מחדש של חום (Ricial) סגסוגת מחדש של חום (Ricial ניקוי מחדש של חום, ניקוי חום, ניקוי חום, ניקוי חום, ניקוי חום, ניקוי חום (Ricial) הוא טיפול תרופתי) סגסוגת מחדש של חום, ניקוי מחדש של חום, ניקוי חום,

טיפול חום ומאמץ מתח

לאחר ביצוע טיפולים חום לשרת פונקציות מרובות: הם יכולים להקל על מתחים שאריות, להמיס precipitate מזיקים, וחדד מבנה דגנים.Annaling, נורמטיביזציה, ו הלחץ-relief מזג להפחית את הכוח המניע להפצת סדקים.בסגסוגת מעצימות משקעים, over-aging עשוי לשפר את השבר על חשבון כמה כוח.

טכניקות הערכה לא הרסניות

פגמים לפני רכיבים נכנסים לשירות הוא חיוני.רדיוגרפיה (X-ray וקידוד טומוגרפיה) מגלה כישרות פנימית והכללות.בדיקות אולטרה סאונד (UT) יכול לזהות סדקים וזיהומים עם רגישות גבוהה. Eddy שיטות נוכחיות יעילות עבור סדקים פורצי דרך בחומרים מוליכים. עבור חלקי למידה קריטיים, שלב UT ורדיו דיגיטלי משמשים כדי להשיג הסתברות של זיהוי של 90% של חומרים מתקדמים (D) כמו אופטימיזציה של חומרים אוטומטיים של חומרים מתקדמים של חומרים.

בקרת נזקים ומוצרים לסובלנות

במקום לשאוף לחומרים ללא פגם (שלעתים קרובות בלתי אפשריים או לא כלכליים), עיצוב הסובלנות מקבל את נוכחותם של פגמים קטנים ומבטיח כי הם לא יגדלו לגודל קריטי בתוך חיי השירות. גישה זו, בשימוש בתעשיות תעופה ותעשיית הגרעין, דורשות סדקים חזקים של נתוני סדקים ופגמים תקופתיים של סגסוגת.

מסקנה

פגמים הנובעים מייצור הם בלתי נמנעים במידה מסוימת, אך ההשפעה המזיקה שלהם על התנהגות שבר יכול להיות מנוהל באמצעות הבנה עמוקה של מכניקת הבסיס ואת היישום של אמצעי בקרה קפדניים. Porosity, הכללות, מיקרו-קליפים, וחולשות גבול דגנים כל אינטראקציה עם ההתנגדות של החומרית במובנים שונים שנקבעו על ידי גודל פגם, צורה, הפצה, ומנגנוני השבירה בתהליך, לא חיזוי, הערכה עמוקה, והערכה של תהליכים של תפקוד מכניקה, כמו גם על ידי שינוי חומרים מזיקים, ומניעה של תהליכים מתקדמים של תהליכים של אבטחה, ומניעה של תהליכים מתקדמים, כמו גם על ידי שינוי יעיל יותר של תפקוד עמוק של תהליכים של תהליכים של פגום.

---

(ב) ◄ [13]

• (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0)NIST Fracture Mechanics ProgramveFLT:1) - נתוני התייחסות סטנדרטיים ומחקר על שבר.
• (ב) ⁇ :0) ,Role of Porosity in Fatigue of Additive Manufactured Metals (Metallurgical and Materialsעסקאות A)
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ,ASTM Fracture Testing StandardsFIRLT:1 , כולל E1820 לקשות שבורה.