Μακροσκοπική εξέταση των υλικών Δήμητρα Βερνάρδου Θωμάς Μπενέτος Εργαστήριο: Ποιοτικός έλεγχος και Τεχνολογία μηχανολογικών υλικών  

Περιεχόμενα Στόχος Γενική εισαγωγή, Τι είναι μακροσκοπική εξέταση; Μέθοδοι μακροσκοπικής ανάλυσης των υλικών.

Στόχος του εργαστηρίου Εισαγωγή στις διάφορες μεθόδους μακροσκοπικού ελέγχου ποιότητας των υλικών Κατανόηση των διαφορών τους Ικανότητα και επιδεξιότητα της χρήσης τους Εφαρμογή και εκτέλεση σε διάφορα υλικά. Σωστές επιλογές υλικών

Κατηγορίες Υλικών

Συνήθως κατατάσσουμε τα υλικά σε τέσσερις κατηγόριες: Γενική Εισαγωγή Συνήθως κατατάσσουμε τα υλικά σε τέσσερις κατηγόριες: σε μέταλλα, που στην πλειονότητα τους έχουν βρει μεγάλες βιομηχανικές εφαρμογές, Συνδυασμοί μεταλλικών στοιχείων, Καλοί αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος και θερμότητας, Λαμπερή εμφάνιση, Μεγάλη αντοχή αλλά παραμορφώνονται εύκολα.. σε μη μεταλλικά ανόργανα υλικά, με κύριους εκπροσώπους τα κεραμικά υλικά και τα τεχνικά γυαλιά, Ενώσεις μεταξύ μεταλλικών και μη μεταλλικών στοιχείων, Μονωτές, Σκληρά αλλά πολύ εύθραυστα. σε οργανικά υλικά, με ιδιαίτερη αναφορά στα πλαστικά και ελαστικά υλικά, Μεγάλες μοριακές δομές, Εξαιρετικά εύκαμπτα. σε σύνθετα υλικά, ορίζεται το υλικό που αποτελείται από δύο ή περισσότερα συστατικά, τα οποία συνδυάζονται για να επιτευχθούν ειδικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά, που κανένα από τα συμμετέχοντα συστατικά δεν μπορεί από μόνο του να επιτύχει.

Μακροσκοπική εξέταση Μέθοδοι μακροσκοπικής ανάλυσης των υλικών Η Μακροσκοπική εξέταση γίνεται χωρίς την χρήση εξειδικευμένων οργάνων και βασίζεται στην απευθείας παρατήρηση των επιφανειών θραύσης ή κοπής των υλικών. Μέθοδοι μακροσκοπικής ανάλυσης των υλικών Διερεύνηση των ασυνεχειών της δομής Προσδιορισμός δενδριτικής δομής κράματος Προσδιορισμός της χημικής ετερογένειας (Chemical heterogeneity), Παρατήρηση της μορφολογίας της επιφάνειας θραύσης,

Διερεύνηση των ασυνεχειών δομής Με τη μέθοδο αυτή μπορούμε να ανιχνεύσουμε: Πόρους, εγκλείσματα αέρα και άλλες ατέλειες, Ρωγμές, Ατέλειες συγκολλήσεων. Η διερεύνηση γίνεται κυρίως με 2 τρόπους: Με διάβρωση της επιφάνειας, Με χρήση διεισδυτικών υγρών.

Προσδιορισμός της χημικής ετερογένειας (Chemical heterogeneity) Η μέθοδος μας δίνει ποιοτική εκτίμηση της καθαρότητας ενός υλικού.

Τύποι θραύσης

Παρατήρηση της μορφολογίας της επιφάνειας θραύσης Α) Πλαστική θραύση (Ductile fracture) Σημαντική πλαστική παραμόρφωση με μεγάλη απορρόφηση ενέργειας, Σημαντική αλλοίωση του υλικού πριν τη θραύση, Επιφάνεια δεν είναι επίπεδη λόγω της διολίσθησης των κρυσταλλικών επιπέδων ενώ καλύπτεται από εσοχές που η μορφή τους εξαρτάται από το μηχανισμό θραύσης. Α) Θραύση με εφελκυσμό, Β) Θραύση με διάτμηση και Γ) Θραύση με σκίσιμο.

Β) Ψαθυρή θραύση (Βrittle fracture) Μερική ή ελάχιστη πλαστική παραμόρφωση με μικρή απορρόφηση ενέργειας, Υπό την επίδραση κρουστικών τάσεων, Επιφάνεια θραύσης είναι σχεδόν επίπεδη και μικροκοκκώδης (μικροκρυσταλλική) Μηχανισμός Ανάπτυξη μικρορωγμής κατά μήκος των ορίων των κόκκων, Σχίσιμο (Cleavage) Eπιφάνεια θραύσης δεν είναι επίπεδη, διατηρεί όμως την μικροκρυσταλλική μορφή της σε κάθε επίπεδο, Chevron pattern

Επιφάνεια θραύσης λόγω κόπωσης Η επιφάνεια θραύσης λόγω κόπωσης περιλαμβάνει συνήθως τρεις χαρακτηριστικές περιοχές: περιοχή έναρξης της ρωγμής κόπωσης περιοχή διάδοσης της ρωγμής λόγω κόπωσης και η οποία έχει μορφολογία παρόμοια με την εξωτερική επιφάνεια αχιβάδας τελικής θραύσης με χαρακτηριστική κοκκώδη (τραχιά) μορφολογία

Διάγνωση της αστοχίας των υλικών Aστοχία (failure) Ορισμός: Το υλικό δεν ανταποκρίνεται στις συνθήκες λειτουργίας λόγω θραύσης, παραμόρφωσης ή υποβάθμισης των ιδιοτήτων του. Aίτια αστοχίας των υλικών Λανθασμένη επιλογή και σχεδιασμός, Λανθασμένη χρησιμοποίηση ή εφαρμογή, Υποβάθμιση των ιδιοτήτων του λόγω χρήσης. Διερεύνηση του μηχανισμού αστοχίας Α) Το είδος φόρτισης: Στατική, μεταβαλλόμενη ή κρουστική, Β) Το είδος της τάσης: Eφελκυσμός, συμπίεση, διάτμηση κ.α. Γ) Θερμοκρασία λειτουργίας: Xαμηλή, περιβάλλοντος, υψηλή, Δ) Περιβάλλον: Διαβρωτική ικανότητα.