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 पहचान कर सकता है, भविष्य में समान विफलताओं को रोकने के लिए मूल कारण विश्लेषण  और संभावित समाधानों में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, साथ ही साथ दोषीता, जो कानूनी मामलों में महत्वपूर्ण है। धातुकर्म विफलताओं के स्रोत को हल करना कंपनियों के लिए वित्तीय हित हो सकता है। संयुक्त राज्य अमेरिका  में संक्षारण की वार्षिक लागत (धातुकर्म विफलताओं का एक सामान्य कारण) ने 2012 में  नेस इंटरनेशनल  द्वारा प्रति वर्ष $ 450 बिलियन का अनुमान लगाया था, 2001 के अनुमानों की तुलना में 67% की वृद्धि। इन विफलताओं का विश्लेषण उनके मूल कारण को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जिसे अगर सही किया जाता है, तो कंपनियों को विफलताओं की लागत को कम कर देगा।

विफलता को मोटे तौर पर 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 पूरी तरह से कार्य करना बंद कर देती है।इस श्रेणी में तेजी से एक घटक भंग  का सामान्य विचार शामिल है।अपेक्षित प्रदर्शन विफलताएं तब होती हैं जब कोई घटक एक निश्चित प्रदर्शन मानदंड के नीचे सिस्टम को प्रदर्शन 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 बल की अनुमति है, जबकि अन्य ग्राहक द्वारा निहित या अपेक्षित हैं, ऐसी गैस की खपत (ऑटोमोबाइल के लिए  ऑटोमोबाइल में ईंधन अर्थव्यवस्था )।

अक्सर पर्यावरणीय स्थितियों और तनाव दोनों का संयोजन विफलता का कारण होगा।धातु के घटकों को पर्यावरण और तनाव का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो उन्हें अधीन किया जाएगा।एक धातु घटक के डिजाइन में न केवल एक विशिष्ट मौलिक संरचना शामिल है, बल्कि विशिष्ट विनिर्माण प्रक्रिया भी शामिल है जैसे कि गर्मी उपचार, मशीनिंग प्रक्रियाएं, आदि विभिन्न धातुओं के विशाल सरणियों के परिणामस्वरूप सभी अद्वितीय भौतिक गुण होते हैं।विशिष्ट गुणों को धातु घटकों में डिज़ाइन किया गया है ताकि उन्हें विभिन्न पर्यावरणीय स्थितियों के लिए अधिक मजबूत बनाया जा सके।भौतिक गुणों में ये अंतर अद्वितीय विफलता मोड प्रदर्शित करेंगे।एक धातुकर्म विफलता विश्लेषण विश्लेषण के दौरान इस जानकारी को यथासंभव ध्यान में रखता है।विफलता विश्लेषण का अंतिम लक्ष्य भविष्य की विफलताओं को रोकने के लिए मूल कारण और किसी भी अंतर्निहित समस्याओं का समाधान प्रदान करना है।

विफलता जांच
विफलता विश्लेषण में पहला कदम सूचना एकत्र करने में विफलता की जांच कर रहा है।विफलता की जांच में सूचना एकत्र करने के लिए चरणों का अनुक्रम हैं:
 * 1) नमूने की विफलता और चयन के आसपास की परिस्थितियों के बारे में संग्रह जानकारी
 * 2) असफल भाग (दृश्य परीक्षा) की प्रारंभिक परीक्षा और उन भागों के साथ तुलना जो विफल नहीं हुई हैं
 * 3) मैक्रोस्कोपिक परीक्षा और विश्लेषण और नमूनों के फोटोग्राफिक प्रलेखन (फ्रैक्चर सतहों, माध्यमिक दरारें, और अन्य सतह घटना)
 * 4) सूक्ष्म परीक्षा और नमूनों का विश्लेषण (फ्रैक्चर सतह)
 * 5)  धातु -विज्ञान  का चयन और तैयारी
 * 6) माइक्रोस्कोपिक परीक्षा और तैयार मेटालोग्राफिक नमूनों का विश्लेषण
 * 7)  गैर विनाशकारी परीक्षण
 * 8) विनाशकारी/यांत्रिक परीक्षण
 * 9) विफलता का निर्धारण कारण
 * 10) रासायनिक विश्लेषण (थोक, स्थानीय, सतह संक्षारण उत्पाद, जमा या कोटिंग्स)
 * 11) सभी संभावित मूल कारणों को पहचानें
 * 12) सिम्युलेटेड सेवा शर्तों के तहत सबसे अधिक संभावित संभावित मूल कारणों का परीक्षण करें
 * 13) सभी सबूतों का विश्लेषण, निष्कर्ष का गठन, और सिफारिशों सहित रिपोर्ट लिखना

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


 * मैक्रोस्कोपिक परीक्षा: कैमरा,  स्टिरियोस्कोप
 * माइक्रोस्कोपिक परीक्षा: हल्की माइक्रोस्कोपी ी,  इलेक्ट्रान सूक्ष्मदर्शी,  एक्स-रे माइक्रोस्कोप  | एक्स-रे माइक्रोस्कोपी, मेटालोग्राफिक नक़्क़ाशी
 * यांत्रिक परीक्षण: कठोरता परीक्षण,  तन्य परीक्षण , चारपाई प्रभाव परीक्षण
 * रासायनिक परीक्षण: माइक्रोप्रोब विश्लेषण, ऊर्जा-फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी

गैर-विनाशकारी परीक्षण :  गैर-विनाशकारी परीक्षण एक परीक्षण विधि है जो नमूनों को पूरी तरह से सेवा से बाहर ले जाने के बिना धातु के कुछ भौतिक गुणों की जांच करने की अनुमति देती है।एनडीटी का उपयोग आम तौर पर घटकों में विफलताओं का पता लगाने के लिए किया जाता है इससे पहले कि घटक विफल हो जाता है।

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

मेटालर्जिकल विफलता मोड
धातुकर्म विफलता मोड की कोई मानकीकृत सूची नहीं है और विभिन्न मेटालर्जिस्ट एक ही विफलता मोड के लिए एक अलग नाम का उपयोग कर सकते हैं।नीचे सूचीबद्ध विफलता मोड की शर्तें एएसटीएम  द्वारा स्वीकार किए जाते हैं,  एएसएम इंटरनेशनल (सोसायटी) सोसाइटी), और/या  नेशनल एसोसिएशन ऑफ जंग इंजीनियर्स  अलग -अलग धातुकर्म विफलता तंत्र के रूप में।

संक्षारण और तनाव के कारण

 * तनाव जंग खुर तनाव संक्षारण
 * जंग की थकान
 * कास्टिक क्रैकिंग (एएसटीएम शब्द)
 * कास्टिक विलुप्त होना (एएसएम शब्द)
 * सल्फाइड तनाव दरार (ASM, NACE शब्द)
 * तनाव-त्वरित जंग (NACE शब्द)
 * हाइड्रोजन तनाव क्रैकिंग (एएसएम शब्द)
 * हाइड्रोजन-असिस्टेड स्ट्रेस संक्षारण क्रैकिंग (ASM शब्द)

तनाव के कारण

 * थकान (सामग्री) (एएसटीएम, एएसएम शब्द)
 * यांत्रिक अधिभार (इंजीनियरिंग)
 * रेंगना (विरूपण)
 * टूटना (इंजीनियरिंग)
 * क्रैकिंग (नेस टर्म)
 * समावेश

जंग के कारण होता है

 * कटाव जंग
 * पिटिंग जंग ऑक्सीजन पिटिंग
 * हाइड्रोजन एमब्रिटिलमेन्ट
 * हाइड्रोजन-प्रेरित क्रैकिंग (एएसएम शब्द)
 * संक्षारण समृद्धि (ASM शब्द)
 * हाइड्रोजन विघटन (एनएसीई शब्द)
 * हाइड्रोजन-असिस्टेड क्रैकिंग (एएसएम टर्म)
 * हाइड्रोजन ब्लिस्टरिंग
 * संक्षारण

संभावित मूल कारण
धातुकर्म विफलताओं के संभावित मूल कारण विशाल हैं, जो डिजाइन से विनिर्माण तक के उपयोग तक घटक के उत्पाद जीवनचक्र को 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 की स्थिति के कारण विफलताओं में इसकी इच्छित स्थितियों के बाहर एक घटक का उपयोग करना शामिल है, जैसे कि एक प्रभाव बल या उच्च भार।इसमें उपयोग में अप्रत्याशित परिस्थितियों के कारण विफलताओं को भी शामिल किया जा सकता है, जैसे कि एक अप्रत्याशित संपर्क बिंदु जो पहनने और घर्षण या अप्रत्याशित आर्द्रता स्तर या रासायनिक उपस्थिति का कारण बनता है जो जंग का कारण बनता है।इन कारकों के परिणामस्वरूप घटक अपेक्षा से पहले के समय में विफल हो जाता है।

अनुचित रखरखाव
अनुचित रखरखाव (तकनीकी)  फ्रैक्चर के संभावित स्रोतों को अनुपचारित करने और भविष्य में एक घटक की समय से पहले विफलता के लिए प्रेरित करेगा।अनुचित रखरखाव का कारण या तो जानबूझकर हो सकता है, जैसे कि लागत से बचने के लिए वार्षिक रखरखाव को छोड़ना, या अनजाने में, जैसे कि गलत इंजन तेल का उपयोग करना।

अनुचित परीक्षण या निरीक्षण
परीक्षण और/या निरीक्षण आमतौर पर घटक निर्माण लाइनों में शामिल होते हैं ताकि उत्पाद को सत्यापित करने के लिए क्षेत्र में वांछित प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए मानकों के कुछ सेट को सत्यापित किया जा सके।अनुचित परीक्षण या निरीक्षण इन गुणवत्ता जांचों को दरकिनार कर देगा और एक दोष के साथ एक भाग की अनुमति दे सकता है जो सामान्य रूप से एक ग्राहक को बेचे जाने वाले क्षेत्र के उपयोग से घटक को अयोग्य घोषित करेगा, संभवतः एक विफलता के लिए अग्रणी।

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 आम हैं, जैसे कि कोल्ड शट, हॉट आंसू या स्लैग इंक्लूज़ेशन।यह सतह के उपचार की समस्याएं भी हो सकती हैं, सख्त होने के दौरान रेत मोल्ड या गलत तापमान को बढ़ाना जैसे प्रसंस्करण पैरामीटर।

डिजाइन त्रुटियां
यांत्रिक डिजाइन त्रुटियां तब उत्पन्न होती हैं जब वांछित उपयोग के मामले को ठीक से नहीं देखा गया था, जिससे एक अप्रभावी डिजाइन, जैसे कि सेवा में तनाव की स्थिति या सेवा वातावरण में संभावित संक्षारक एजेंटों के लिए अग्रणी।डिजाइन त्रुटियों में अक्सर आयाम और सामग्री चयन शामिल होते हैं, लेकिन यह पूर्ण डिजाइन भी हो सकता है।

विफलता विश्लेषण के लिए कम्प्यूटेशनल विधियों का उपयोग
कम्प्यूटेशनल तरीके संभव रूट का परीक्षण करने के लिए एक विधि के रूप में लोकप्रियता में बढ़ रहे हैं क्योंकि उन्हें मूल कारण साबित करने के लिए एक घटक का त्याग करने की आवश्यकता नहीं है।सामान्य मामले जहां कम्प्यूटेशनल विधियों का उपयोग किया जाता है, कटाव  के कारण विफलताओं के लिए हैं,  जटिल  तनाव (यांत्रिकी)  राज्यों के तहत घटकों की विफलताएं,  और भविष्य कहनेवाला विश्लेषण के लिए।    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 पहनने के कारण विफल हो गया था।  परिमित तत्व विधि का उपयोग जटिल तनाव राज्यों के तहत घटकों को मॉडल करने के लिए किया जाता है।  परिमित तत्व विश्लेषण के साथ-साथ  चरण-क्षेत्र मॉडल  का उपयोग  फ्रैक्चर यांत्रिकी  और विफलता की भविष्यवाणी के लिए किया जा सकता है,    जो तब घटक डिजाइन को प्रभावित करके विफलता को रोकने के लिए उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

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

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 * असफलता
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 * खुरदरायण
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 * यांत्रिक रूपरेखा
 * अपरूपण तनाव
 * कम्प्यूटेशनल तरल सक्रिय
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