冶金和热处理取证在确定零件失效的方式和原因方面起着重要作用

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汽车和飞机最近一直在新闻中出现——通用汽车因点火问题召回汽车,飞机因天气、导弹和不明原因坠毁。无论如何,冶金和热处理取证在确定事件发生的原因和方式方面起着重要作用。

汽车和飞机包含钢、铸造和锻造铝、铜、钛和复合材料,以及这些材料的其他复杂合金。至关重要的是,任何事件的后果都要完全按照发现的那样保存下来,以便专家们能够拼凑出始终存在的线索来帮助解释发生了什么。

让我们考虑一下,在这三种情况下,普通的钢衣架:
1.反复来回弯曲,弯曲点会变热(甚至变热),并在断裂前逐渐变得更难弯曲。这被称为加工硬化,金属在最初容易弯曲的地方实际上会变脆。
2.如果衣架在一段时间内更慢地弯曲,而不是加工硬化,衣架将从疲劳中断。即使在弯曲吊架所需的力,它也会破裂,所以在强制要求造成工作硬化的情况下。
但是,如果衣架用于提升超出其强度极限的东西,而不是链,它将开始颈部,在某些时候达到其屈服强度,拉伸,然后断裂。现在复制在-70°F(-57°C)的三个测试,高度为35,000英尺的温度和悬挂器的断裂表面将与经验丰富的观测器不同(扫描电子显微镜)不同。挂衣架有多大或小,故障模式是无关紧要的。

我不知道为什么失败机制导致点火开关失败。但是,如新闻报道所述,从其预期位置移动,无论是从其预期的位置移动的那些非常小的金属或塑料,无论是从钥匙扣上的重量太大。但由于在汽车首次放置在服务之后,故障未发生故障,因此故障模式可能与某些组件的疲劳有关。

与飞机有关的经典故障模式是疲劳的,无论是在铆钉周围的机身,还是在受强风的翼面时 - 尤其是上下草稿。当着陆时创造的力量也是一个专门为通勤航班的问题,因为飞机起飞并在一个月内占地多次。显然,设计师考虑了飞机的预期目的。

热处理炉,就像任何复杂的机器一样,有时会遭受相同的命运。组件失败。但每个工程师都必须知道预期的目的,并预测如何使用系统以及用户遵循维护协议的可能性。无论是为家用搅拌机,炉,汽车或飞机都是如此。飞机(由于原因很明显)必须经过严格的预定维护,以便在发生之前捕获潜在的失败。

在涉及热处理炉的情况下,非常高的温度和爆炸性气氛是我们必须抗衡的关键参数和我们在其建筑中使用的耐热合金。正如汽车和飞机制造商必须保留供应链的记录,炉提供商也可以确保系统符合工业风险保险公司和我们自己的质量体系。记录保留是具有当今技术和非现场备份磁带安全性的内在内在的。

如上所述,组件可以从疲劳中失败;做工,就像误用造成意外的磨损;或不当的热处理。这是调查人员在重建情况时面临的是寻找根本原因。在任何故障调查中克服的最大谜题之一是热量和失败事件与证据发现之间的时间长度。热量可以改变金属的微观结构和从暴露或两者的氧化。

那么首先发生了什么?热是否通过削弱部件而导致失效,或者热是否在事后改变了材料?有时,可通过将断裂表面形态与零件上氧化的数量和类型进行比较,并了解预期的热处理工艺来确定。达到预期微观结构所需的时间,以及从原始热处理厂保存的记录中实际收到零件的时间,以及从同一加工批次中取样的时间。所涉及的金属也是一个问题;铝在1000°F至1100°F下熔化,但钢的微观结构在1333°F以上发生变化。

研究人员必须考虑的另一个难题是机械变形。金属或部件是否因故障而改变形状,或者,在汽车或飞机的情况下,是否因与其他物体的碰撞而改变形状?

热处理厂无法避免部件故障,但很少会造成灾难性损坏。当涉及汽车、飞机或熔炉时,它们很可能是人机界面过程中某个地方不适当的人为干预的结果。