धातुकर्म विफलता विश्लेषण

धातुकर्म विफलता विश्लेषण उस तंत्र को निर्धारित करने की प्रक्रिया है जो एक धातु घटक को विफलता के लिए प्रेरित करती है। यह विफलता के कारण की पुष्टि कर सकता है, मूल कारण में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है और भविष्य में इसी प्रकार की विफलताओं को सीमित करने के लिए संभावित समाधान, साथ ही अपराधीता, जो कानूनी विधियों में महत्वपूर्ण है। धातुकर्म सम्बन्धी विफलताओं के स्रोत को हल करना उद्योगों के लिए वित्तीय हित हो सकता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में संक्षारण (संक्षारण) की वार्षिक लागत (धातुकर्म विफलताओं का एक सामान्य कारण) का अनुमान 2012 में  नेस इंटरनेशनल  द्वारा प्रति वर्ष $ 450 बिलियन का लगाया गया था, जो 2001 के अनुमानों की तुलना में 67% अधिक है। इन विफलताओं का विश्लेषण उनके मूल कारणों को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जिसे यदि ठीक से किया जाता है, तो उद्योगों की विफलताओं की लागत को कम करने में सहायता मिलेगी।

विफलता को अधिकांशतः कार्यात्मक विफलता और अपेक्षित प्रदर्शन विफलता में विभाजित किया जा सकता है। कार्यात्मक विफलता तब होती है जब एक घटक या प्रक्रिया विफल हो जाती है और इसकी संपूर्ण मूल प्रणाली पूर्णतयः कार्य करना बंद कर देती है। इस श्रेणी में एक घटक के तेजी से टूटने का सामान्य विचार सम्मिलित है। अपेक्षित प्रदर्शन विफलताएं तब उत्त्पन्न होती हैं जब कोई घटक एक निश्चित प्रदर्शन मानदंड के नीचे प्रणाली को प्रदर्शित करने का कारण बनता है, जैसे कि जीवन प्रत्याशा, परिचालन सीमा, या आकार और रंग। कुछ प्रदर्शन मानदंड आपूर्तिकर्ता द्वारा प्रलेखित किए जाते हैं, जैसे कि एक ट्रैक्टर पर अधिकतम भार की अनुमति है, जो कि अन्य ग्राहक द्वारा निहित या अपेक्षित होते हैं, जैसे कि गैस की खपत (ऑटोमोबाइल के लिए ऑटोमोबाइल में ईंधन अर्थव्यवस्था)।

अधिकांशतः पर्यावरणीय स्थितियों और तनाव दोनों का संयोजन विफलता का कारण बनता है। एक धातु घटक के चित्रित करने में न केवल एक विशिष्ट मौलिक संरचना सम्मिलित होती है यद्यपि इसमें विशिष्ट निर्माण प्रक्रिया जैसे ताप उपचार, मुद्रण प्रक्रिया आदि भी सम्मिलित होती है। विभिन्न धातुओं के विशाल सरणी जिसके परिणामस्वरूप सभी में अद्वितीय भौतिक गुण होते हैं। विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए उन्हें अधिक मजबूत बनाने के लिए विशिष्ट गुणों को धातु के घटकों में चित्रित किया गया है। भौतिक गुणों में ये अंतर अद्वितीय विफलता रीति प्रदर्शित करेंगे। एक धातुकर्म विफलता विश्लेषण विश्लेषण के समय इस जानकारी को यथासंभव ध्यान में रखता है। विफलता विश्लेषण का अंतिम लक्ष्य भविष्य की विफलताओं को सीमित करने के लिए मूल कारण और किसी भी अंतर्निहित समस्याओं का समाधान प्रदान करना है।

विफलता परीक्षण
विफलता विश्लेषण में पहला चरण सूचना एकत्र करने में विफलता का परीक्षण कर रहा है। विफलता का परीक्षण सूचना एकत्र करने के लिए चरणों का अनुक्रम हैं:
 * 1) विफलता और आदर्शों के चयन के आसपास की परिस्थितियों के विषय में जानकारी एकत्र करें
 * 2) अनुत्तीर्ण भाग का प्रारंभिक परीक्षण (दृश्य परीक्षा) और अनुत्तीर्ण भाग के साथ तुलना
 * 3) सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण और विश्लेषण और आदर्शों के फोटोग्राफिक प्रलेखन (टूटी सतहों, माध्यमिक छिद्र, और अन्य सतह घटना)
 * 4) सूक्ष्म परीक्षण और आदर्शों का विश्लेषण (टूटी सतह)
 * 5)  धातु -विज्ञान अनुभागों का चयन और तैयारी
 * 6) सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण और तैयार मेटालोग्राफिक आदर्शों का विश्लेषण
 * 7)  गैर हानिकर परीक्षण
 * 8) हानिकर/यांत्रिक परीक्षण
 * 9) विफलता तंत्र का निर्धारण कारण
 * 10) रासायनिक विश्लेषण (थोक, स्थानीय, सतह संक्षारण उत्पाद, जमा या कोटिंग्स)
 * 11) सभी संभावित मूल कारणों को पहचानें करें
 * 12) कृत्रिम सेवा शर्तों के अनुसार सबसे अधिक संभावित मूल कारणों का परीक्षण करें
 * 13) सभी साक्ष्यों का विश्लेषण, निष्कर्ष का गठन करना, और सिफारिशों सहित प्रतिवेदन लिखना

तकनीक का उपयोग
विभिन्न तकनीकों का उपयोग धातुकर्म विफलता विश्लेषण की खोजी प्रक्रिया में किया जाता है।


 * सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण : छायाचित्रक (कैमरा), त्रिविमदर्शी
 * सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण :  प्रकाश सूक्ष्मदर्शीय, इलेक्ट्रान सूक्ष्मदर्शी,  एक्स-रे सूक्ष्मदर्शीय, धातुचित्रण निक्षारण
 * यांत्रिक परीक्षण : कठोरता परीक्षण,तन्यता परीक्षण, चारपी प्रभाव परीक्षण
 * रासायनिक परीक्षण : सूक्ष्म संपरीक्षण विश्लेषण, ऊर्जा-फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी

गैर- हानिकर परीक्षण :  गैर-हानिकर परीक्षण एक परीक्षण विधि है जो आदर्शों को पूर्णतयः सेवा से बाहर ले जाने के अतिरिक्त धातु के कुछ भौतिक गुणों का परीक्षण करने की अनुमति देती है। एनडीटी का उपयोग सामन्यतः घटकों में विफलताओं का पता लगाने के लिए किया जाता है इससे पहले कि घटक विफल हो जाता है।

हानिकर परीक्षण :  हानिकर परीक्षण में सेवा से एक धातु घटक को हटाना और विश्लेषण के लिए घटक को खंडित करना सम्मिलित है। हानिकर परीक्षण विफलता विश्लेषक को एक प्रयोगशाला समायोजन में विश्लेषण करने और सामग्री पर परीक्षण करने की क्षमता प्रदान करता है जो अंततः घटक को नष्ट कर देगा।

धातुकर्मीय विफलता प्रणाली
धातुकर्म विफलता प्रणाली की कोई मानकीकृत सूची नहीं है और विभिन्न धातु विज्ञानी एक ही विफलता प्रणाली के लिए एक अलग नाम का उपयोग कर सकते हैं। नीचे सूचीबद्ध विफलता प्रणाली की नियम एएसटीएम, एएसएम इंटरनेशनल सोसायटी, और/या  नेशनल एसोसिएशन ऑफ संक्षारण (संक्षारण) इंजीनियर्स द्वारा विशिष्ट धातुकर्म विफलता तंत्र के रूप में स्वीकार की जाती हैं।

संक्षारण और तनाव के कारण

 * तनाव संक्षारण अपघटन तनाव संक्षारण (एनएसीई अवधि)
 * संक्षारण की थकान
 * कास्टिक दरार (एएसटीएम शब्द)
 * कास्टिक विलुप्त होना (एएसएम शब्द)
 * सल्फाइड तनाव दरार (एएसएम, एनएसीई शब्द)
 * तनाव-त्वरित संक्षारण (एनएसीई शब्द)
 * हाइड्रोजन तनाव दरार (एएसएम शब्द)
 * हाइड्रोजन-सहायक तनाव संक्षारण दरार(एएसएम शब्द)

तनाव के कारण

 * थकान (सामग्री) (एएसटीएम, एएसएम शब्द)
 * यांत्रिक अधिभार (इंजीनियरिंग)
 * धीरे धीरे चलना (विरूपण)
 * टूटना (इंजीनियरिंग)
 * दरार (नेस शब्द)
 * समावेश

संक्षारण (जंग) के कारण होता है

 * कटाव संक्षारण
 * पिटिंग (असमतलता) संक्षारण ऑक्सीजन पिटिंग (असमतलता)
 * हाइड्रोजन एमब्रिटिलमेन्ट
 * हाइड्रोजन-प्रेरित दरार (एएसएम शब्द)
 * संक्षारण समृद्धि (एएसएम शब्द)
 * हाइड्रोजन विघटन (एनएसीई शब्द)
 * हाइड्रोजन-असिस्टेड दरार (एएसएम शब्द)
 * हाइड्रोजन ब्लिस्टरिंग
 * संक्षारण

संभावित मूल कारण
धातुकर्म विफलताओं के संभावित मूल कारण विशाल हैं, जो घटक के जीवनचक्र को चित्रित के निर्माण से लेकर उपयोग तक फैले हुए हैं। विफलताओं के सबसे सामान्य कारणों को निम्नलिखित श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है :

सेवा या संचालन की स्थिति
सेवा या संचालन स्थितियों के कारण विफलताओं में एक घटक का उपयोग उसकी इच्छित स्थितियों के बाहर करना सम्मिलित है, जैसे प्रभाव बल या उच्च भार। इसमें उपयोग में अप्रत्याशित स्थितियों के कारण विफलताएं भी सम्मिलित हो सकती हैं, जैसे एक अप्रत्याशित संपर्क बिंदु जो धारण करने और घर्षण का कारण बनता है या एक अप्रत्याशित आर्द्रता स्तर या रासायनिक उपस्थिति जो संक्षारण का कारण बनती है। इन कारकों के परिणामस्वरूप घटक अपेक्षा से पहले विफल हो जाता है।

अनुचित अनुरक्षण
अनुचित अनुरक्षण से दरार के संभावित स्रोतों का उपचार नहीं किया जा सकता है और भविष्य में एक घटक की समय से पूर्व विफलता हो सकती है। अनुचित अनुरक्षण  का कारण या तो  सुविचारित हो सकता है, जैसे लागत से बचने के लिए वार्षिक अनुरक्षण  छोड़ना, या असुविचारित में, जैसे गलत इंजन तेल का उपयोग करना।

अनुचित परीक्षण या निरीक्षण
क्षेत्र में वांछित प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए उत्पाद को मानकों के कुछ समुच्चय को पूरा करने के लिए सत्यापित करने के लिए परीक्षण और / या निरीक्षण को सामान्यतः घटक निर्माण रेखओं में सम्मिलित किया जाता है। अनुचित परीक्षण या निरीक्षण इन गुणवत्ता परीक्षणों को अलग कर देगा और एक दोष के साथ एक भाग की अनुमति दे सकता है जो सामान्य रूप से क्षेत्र के उपयोग से घटक को ग्राहक को बेचने के लिए अयोग्य घोषित कर देगा, संभावित रूप से विफलता का कारण बन सकता है।

निर्माण या विनिर्माण त्रुटियां
सामग्री या घटक के सामग्री प्रसंस्करण के दौरान विनिर्माण या निर्माण त्रुटियां होती हैं।धातु भागों के लिए, कास्टिंग (धातु)  दोष सामान्य हैं, जैसे कि ठंडा बंद,गर्म आंसू या स्लैग समावेशन। यह सतह के उपचार की समस्याएं भी हो सकती हैं, सख्त होने के समय रेत मोल्ड या गलत तापमान को बढ़ाना जैसे प्रसंस्करण मापन ।

चित्रण त्रुटियां
यांत्रिक चित्रण त्रुटियां तब उत्पन्न होती हैं जब वांछित उपयोग की विधियों का ठीक से मापन नहीं किया जाता था, जिससे एक अप्रभावी चित्रण, जैसे कि सेवा में तनाव की स्थिति या सेवा वातावरण में संभावित संक्षारक के लिए अग्रणी अभिकर्ता होते है। चित्रण त्रुटियों में अधिकांशतः आयाम और सामग्री का चयन सम्मिलित होता हैं, लेकिन यह पूर्ण चित्रण भी हो सकता है।

विफलता विश्लेषण के लिए कम्प्यूटेशनल विधियों का उपयोग
कम्प्यूटेशनल विधियों की लोकप्रियता में संभावित धातु का परीक्षण करने की एक विधि के रूप में वृद्धि हुई है क्योंकि उन्हें मूल कारण प्रमाणित करने के लिए एक घटक का त्याग करने की आवश्यकता नहीं है। सामान्य विधियाँ जहां कम्प्यूटेशनल विधियों का उपयोग किया जाता है, वे कटाव के कारण विफलताओं के लिए हैं, जटिल  तनाव (यांत्रिकी)  अवस्था के तहत घटकों की विफलताएं,  और भविष्य के विश्लेषण के लिए इसका उपयोग किया जाता है।    कम्प्यूटेशनल द्रव गतिशीलता का उपयोग प्रवाह पैटर्न और कतरनी तनाव को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जो एक घटक पर विफल हो गया था जो कि क्षरण धारण के कारण विफल हो गया था।  परिमित तत्व विधि का उपयोग जटिल तनाव अवस्था के तहत घटकों को मॉडल करने के लिए प्रयोग किया जाता है।  परिमित तत्व विश्लेषण के साथ-साथ  चरण-क्षेत्र मॉडल  का उपयोग  दरार यांत्रिकी और विफलता की भविष्यवाणी के लिए किया जा सकता है,    जो तब घटक  चित्रण को प्रभावित करके विफलता को रोकने के लिए उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

 * फोरेंसिक अभियांत्रिकी
 * संक्षारण अभियांत्रिकी
 * असफलता विश्लेषण
 * भंग
 * फ्रैक्चर यांत्रिकी