فشل المواد المعدنية III

العيوب التنظيمية للمعادن المصبوبة

1. الحفرة والتخفيف

التعريف: الانكماش هو المعدن الذي يحدث في عملية التكثيف بسبب انكماش الحجم في السبيكة أو قلب الصب لتشكيل الثقوب الأنبوبية (أو المتوهجة)؛ يتم تشتيت المادة السائبة في المعدن داخل فتحات الانكماش الصغيرة.

السبب: المعدن السائل في تصلب حجم الانكماش، إذا لم يكمله المعدن السائل، وتشكيل الثقوب. يرتبط تكوين فتحات الانكماش بدرجة حرارة المعدن السائل وظروف التبريد وحجم الصب.

التأثير: يقلل بشكل كبير من الخواص الميكانيكية للمصبوب، وقد يصبح مصدر تعب يؤدي إلى الكسر، بينما يؤثر على مقاومة الصب للتآكل.

2. الفصل

التعريف: ظاهرة التركيب الكيميائي غير المتساوي في الصب، وتنقسم إلى الفصل المجهري (مثل الفصل داخل البلورات) والفصل الكلي (مثل الفصل الإقليمي، والفصل بالثقل النوعي).

السبب: في عملية تصلب المعدن، بسبب عدم كفاية الانتشار أو التدرج في درجة الحرارة وعوامل أخرى تؤدي إلى تكوين غير متساو داخل البلورات أو بينها.

التأثير: يؤدي إلى عدم تساوي أداء المسبوكات، وفي الحالات الخطيرة قد يؤدي إلى الخردة.

3. الادراج

التعريف: مواد معدنية أو غير معدنية ذات واجهة واضحة مع المصفوفة.

الأسباب: قد تأتي من الشوائب الموجودة في المواد الخام، والأكاسيد في عملية الصهر، والتساقط الحراري.

التأثير: التأثير على الخواص الميكانيكية للمسبوكات وخاصة المتانة وقوة الكلال مع زيادة خطر التشققات.

4. الفقاعات

التعريف: يمكن للمعدن في الحالة المنصهرة أن يذيب عددًا كبيرًا من الغازات، في عملية التكثيف بسبب انخفاض قابلية الذوبان وإطلاق الغاز في المعدن المتكون داخل الفقاعة.

الأسباب: مع درجة إزالة الأكسدة للمعدن ودرجة حرارة الانصهار ومعدل التبريد وعوامل أخرى.

التأثير: تقليل المقطع العرضي الفعال لصب المعدن، وتقليل قوة المادة، وقد يؤدي إلى حدوث تشققات.

5. الكراك

التعريف: ظاهرة الكسر داخل أو على سطح الصب.

الأسباب: قد تكون مرتبطة بإجهاد الصب، وفصل عناصر صناعة السبائك، والمعالجة الحرارية غير المناسبة وعوامل أخرى.

الأثر: الأثر الجدي

تدابير التحسين

تشمل تدابير تحسين العيوب التنظيمية للمعادن المصبوبة بشكل أساسي الجوانب التالية:

تحسين عملية الصب: تقليل العيوب عن طريق ضبط درجة حرارة الصب ومعدل التبريد ونظام الصب والمعلمات الأخرى.

تحسين جودة المواد الخام: استخدام مواد خام عالية الجودة، وتقليل محتوى الشوائب والغازات.

تعزيز التحكم في الذوبان: التحكم الصارم في درجة حرارة الذوبان والوقت لضمان توحيد ونقاء الذوبان.

المعالجة الحرارية: إزالة أو تقليل الإجهادات والعيوب التنظيمية داخل المسبوكات من خلال عملية المعالجة الحرارية المناسبة.

الفحص والإصلاح: اعتماد الاختبارات غير المدمرة وطرق أخرى لفحص المسبوكات والعثور على العيوب وإصلاحها في الوقت المناسب.

عيوب اللحام في المعادن

عيوب اللحام في المعادن هي عدم اكتمال أو سوء حالة اللحامات أو الوصلات الملحومة الناتجة عن أسباب مختلفة أثناء عملية اللحام. قد تؤثر هذه العيوب بشكل خطير على جودة وأداء الهيكل الملحوم، أو حتى تؤدي إلى فشل هيكلي.

1. حجم اللحام لا يفي بالمتطلبات

الظاهرة: شكل اللحام غير المستوي، عرض قناة اللحام غير منتظم، ارتفاع اللحام كبير جدًا أو صغير جدًا.

الأسباب: زاوية شطبة اللحام، العرض وفجوة التجميع غير موحدة؛ اختيار غير صحيح لقطر القطب. تيار اللحام كبير جدًا أو صغير جدًا؛ نقل القضيب وزاوية سرعة اللحام غير السليمة وغير المتساوية.

2. حافة العض

التعريف: القوس أو اللهب سوف يلحم حافة ذوبان المادة الأساسية، ولن يحصل على ملحق معدني الحشو، ويترك الاكتئاب أو الأخدود.

الأسباب: تيار اللحام كبير جدًا، والقوس طويل جدًا، وزاوية النقل غير المناسبة، وتشغيل شريط النقل غير ماهر؛ نقل اللحام، الحافة المائلة على كلا الجانبين وقت البقاء قصير جدًا، مما يؤدي إلى عدم دمج المعدن المنصهر والمواد الأساسية.

3. لحام الديكور

التعريف: يتدفق المعدن المنصهر إلى اللحام خارج المعدن الأساسي غير المنصهر لتكوين الورم المعدني.

الأسباب: عدم تنظيف أوساخ الحواف المشطوفة؛ التيار كبير جدًا، ودرجة حرارة حوض السباحة المنصهر مرتفعة جدًا؛ سرعة اللحام بطيئة جدًا وفجوة المجموعة كبيرة جدًا.

4. حفرة القوس

التعريف: عند اللحام، بسبب كسر القوس وإغلاق القوس بشكل غير صحيح، في نهاية خط اللحام الذي يتكون من الجزء المنخفض.

الأسباب: عدم ملء معدن حمام السباحة، أو إطفاء القوس بسرعة كبيرة جدًا، أو أن التيار كبير جدًا (لوحة رفيعة) ويتسبب في ذلك.

5. ترشيش

التعريف: أثناء عملية اللحام، تتناثر جزيئات المعدن المنصهر إلى اللحام وعلى جانبي المادة الأساسية على الظاهرة.

الأسباب: استخدام الأقطاب الكهربائية القلوية قطبية غير صحيحة، وعدم استقرار القوس؛ وصلات كابل التأريض غير مناسبة، مما يؤدي إلى تحيز مغناطيسي خطير؛ تخزين القطب غير مناسب، والرطوبة، وما إلى ذلك.

6. كشط القوس

التعريف: بسبب الإهمال العرضي بحيث يلامس قضيب اللحام أو مقبض اللحام وقطعة عمل اللحام، أو سلك الأرض وسوء الاتصال بقطعة العمل لفترة وجيزة بسبب القوس، ويترك ندبات على سطح قطعة العمل الملحومة.

السبب: عملية مهملة، بحيث يكون الجزء المكشوف من قضيب اللحام أو مقبض اللحام والأجزاء غير الملحومة من جهة الاتصال، ناتجًا لفترة وجيزة عن القوس.

7. العيوب الداخلية

المسامية

التعريف: فشل الغاز الموجود في حوض اللحام أثناء التصلب في الهروب، وبقي في تجويف اللحام.

الأسباب: قضيب اللحام رديء أو مبلل؛ أجزاء اللحام بالرطوبة أو الزيت أو الصدأ؛ سرعة اللحام سريعة جدًا؛ التيار قوي جدًا؛ طول القوس غير مناسب؛ سمك اللحام كبير، يتم تبريد المعدن بسرعة كبيرة.

الخبث

التعريف: يبقى الخبث في اللحام بعد اللحام.

الأسباب: لم تتم إزالة الطبقة السابقة من الخبث بالكامل؛ تيار اللحام منخفض جدًا؛ سرعة اللحام بطيئة جدًا؛ تأرجح القطب واسع جدًا؛ مزيج التماس اللحام والتصميم السيئ.

لا ملحومة من خلال

التعريف: عمق اختراق اللحام أقل من سمك لوحة العيب.

الأسباب: الاختيار غير السليم لقضيب اللحام؛ التيار منخفض جدًا؛ سرعة اللحام سريعة جدًا، ارتفاع درجة الحرارة ليس كافيًا؛ تصميم اللحام والجمع بين غير صحيح وما إلى ذلك.

فشل في الصمامات

التعريف: بين قناة اللحام وقناة اللحام أو بين قناة اللحام وقناة اللحام لم يتم ذوبان الجزء بالكامل.

الأسباب: التيار صغير جدًا، وسرعة اللحام سريعة جدًا، والتسخين غير كافٍ، والشطف غير نظيف، والشوائب تستهلك جزءًا من الحرارة، وإزاحة موضع قضيب اللحام، وما إلى ذلك.

كسر

التعريف: تلف ترابط ذرات المعدن في اللحام مما يؤدي إلى تكوين واجهات جديدة وتشكل الشقوق.

الأسباب: يحتوي اللحام على الكثير من الكربون والمنغنيز وعناصر صناعة السبائك الأخرى؛ نوعية رديئة من القطب أو الرطب. الضغط المفرط على اللحام. المحتوى العالي من الكبريت في المادة الأساسية غير مناسب للحام؛ بناء التحضير لا يكفي. سمك المادة الأساسية كبير جدًا، والتبريد سريع جدًا؛ التيار قوي جدًا وما إلى ذلك.