بخشی از مقاله
چکيده
کيفيت و قابل اطمينان بودن قطعات متالورژي پودر مثل قطعات ديگر مهندسي بايد يکي از ويژگي اصلي محصولات باشد. تغيير در کيفيت قطعات ساخته شده امري غير قابل اجتناب است . بنابراين بايد تصميمات لازم در مورد استاندارد کيفيت و قابل اعتماد بودن قطعه نهايي و همچنين هزينه هايي که در اين راه پرداخت خواهد شد گرفته شود.
بازرسي و کنترل کيفيت مواد مي تواند در سه مرحله انجام شود. اولين مرحله تائيد مواد خام مطابق با استانداردهاي مربوطه است . دومين مرحله چک کردن قطعات ساخت در قسمت توليد خود کارخانه مي باشد. در آخر محصولات نهايي در يک محيط اجرايي تست مي شوند تا مطمئن شوند که مي توانند براي هدف مربوطه به خوبي عمل کنند. در اين مقاله سعي شده است که به انواع روش هاي بازرسي به جهت تائيد کيفيت محصولات متالورژي پودر و تاکيد بر اهميت اين مسئله در صنعت متالورژي پودر اشاره شود. اين روش ها شامل نمونه گيري از قطعات ، تعيين چگالي ، بررسي خواص مکانيکي که خود شامل تست سختي ، استحکام کششي ، استحکام شکست عرضي ، تافنس و خواص خستگي محصول مي باشد. بررسي رفتار شکست ماده ، زبري آن ، نحوه ي انجام آزمايش هاي متالوگرافي و نهايتا بررسي رفتار خوردگي قطعات مي باشد.
مقدمه
کيفيت و قابل اطمينان بودن قطعات متالورژي پودر مثل قطعات ديگر مهندسي بايد يکي از ويژگي اصلي محصولات باشد. تغيير در کيفيت قطعات ساخته شده امري غير قابل اجتناب است . بنابراين بايد تصميمات لازم در مورد استاندارد کيفيت و قابل اعتماد بودن قطعه نهايي و همچنين هزينه هايي که در اين راه پرداخت خواهد شد گرفته شود. بعضي از جوانب مهم در کيفيت نقشه ساخت و توليد شامل موارد زير خواهد بود :
- انتخاب دستگاه ها، فرايند و ابزاري که قادر به حفظ تلرانس باشد
- انتخاب وسايل و آلاتي که براي کنترل فرايند دقت کافي داشته باشند
- برنامه ريزي براي اطلاعات ساخت و معيارهاي بازرسي
- برنامه ريزي براي کنترل کيفيت فرايندها
از اين رو برنامه ريزي براي کنترل کيفيت محصولات بخش بسيار مهمي در هر صنعت مي باشد. در واقع کنترل کيفيت مي تواند در سه مرحله انجام شود. اولين مرحله تأييد مواد خام مطابق با استانداردهاي مربوطه است . دومين مرحله چک کردن قطعات ساخت در قسمت توليد خود کارخانه مي باشد. در آخر محصولات نهايي در يک محيط اجرايي تست مي - شوند تا مطمئن شوند که مي توانند براي هدف مربوطه به خوبي عمل کنند.
١. نمونه گيري
نمونه گيري از محصولات تف جوشي شده بايد مانند نمونه گيري محصولات در صنايع ديگر انجام شود. احتياط هاي لازم در انتخاب روند نمونه گيري و سطوح قابل قبول کيفيت ، بايد با در نظرگيري هزينه هاي مربوطه صورت گيرد. زماني که بين دستورالعمل هاي مختلف براي انجام تست ، هيچ گونه تقابلي وجود نداشته باشد ممکن است بيشتر از يک نوع تست بر يک نمونه انجام گيرد. مثلا آزمايش متالوگرافي ، سختي ، چگالي و ....
٢. چگالي
بطور کلي چگالي حاصل در قطعات تف جوشي شده بين ٧٥ تا ٩٥ درصد چگالي محصولات کارشده است . که اين امر به
تکنولوژي توليد و نوع کاربرد محصول نهايي بستگي خواهد داشت . تعيين چگالي قطعات تف جوش شده با استفاده از دستورالعمل هاي ٢٧٣٨ استاندارد ايزو (ISO ) صورت مي گيرد. اين دستورالعمل براي قطعات خشک و قطعاتي که با روغن
شکل ١. چگالي حقيقي قطعات اشباع شده با رزين
اشباع شده اند معتبر است . در مورد قطعاتي هم که با پليمرهاي ترموستي اشباع شده باشند، چگالي حقيقي از روي نمودار بدست مي آيد.(شکل ١) با اين کار محاسبه ي چگالي نامعلوم ، از طريق تعيين چگالي قطعه ي آزمايش شده و با فرض درجه ي اشباع برابر با ٨ انجام مي شود. از آن جاييکه بيشتر رزين هاي اشباع سازي چگالي بين ١ و ١/٣ دارند، دو خط راست رسم شده در دياگرام ، مشخص کننده ي دو محدوده باند مي باشند.
نقاط متوسط نيز از طريق اينترپولاسيون بدست مي آيند. چگالي ممکن است از روش رخنه دادن ( اشباع سازي با روغن )بدست آيد با فرمول :
(1)
که در آن A جرم قطعه ي اشباع نشده در هوا مي باشد (بر حسب گرم )، B جرم قطعه پس از اشباع شدن با روغن است
(بر حسب گرم )، C جرم قطعه ي اشباع شده با روغن در آب (بر حسب گرم ) مي باشد.
ميزان حفرات بهم پيوسته نيز از روش زير محاسبه مي گردند :
(2)
که در آن A جرم نمونه بدون روان کار است (بر حسب گرم )، B جرم نمونه ي اشباع شده با روغن (بر حسب گرم )، C جرم چگالي ماده خشک (g/cc)نمونه ي اشباع شده با روغن در آب است (بر حسب گرم )، S وزن مخصوص قطعه ي اشباع شده در دماي آزمايش مي باشد.
٣ . خواص مکانيکي
فدراسيون صنايع متالورژي پودر آمريکا (MPIF) مينيمم استحکام مواد متالورژي پودر را که براي کاربردهاي سازه ايي استفاده مي شود پذيرفته است . بايد در نظر داشت که فرايند متالورژي پودر براي محدوده ي وسيعي از مواد، مينيمم استحکام کششي يکساني ارائه مي دهد. اين به عنوان يک مزيت فرايند به حساب مي آيد که بر اساس آن استحکام هاي برابر از طريق تغيير در ترکيب شيميايي ، ويژگي هاي ذره ، چگالي و يا نوع تکنيک هاي فرايند افزايش يابند. مواد ممکن است بر پايه ي خواص بدست آمده در نمونه هاي آزمايش ، تحت شرايط مشابه ، تعيين شوند. اما مشاهده شده است که خواص بخش هاي تف جوشي شده به دليل اثرات شکل و ظاهرشان ، ممکن است مشابه نمونه هاي آزمايش نباشد. روش - هاي آزمايش و وسايل بکار رفته ، مشابه موارد استفاده شده براي محصولات کارشده است . استانداردهاي ملي و بين المللي مختلف براي طبقه بندي انواع نمونه هاي آزمايش تعيين شده اند . توضيح کوتاهي در مورد خواص مکانيکي مختلف و رايج در زير آورده شده است :
٣.١ سختي
سختي نيز مانند چگالي اهميت بالايي داشته و تعيين کننده ي خواص مکانيکي ماده ي تف جوشي شده است . فرورفتگي سختي در قطعات تف جوش شده به شدت تحت تأثير چگالي خواهد بود. فرورفتگي مواد متخلخل بايد در تعيين سختي ظاهري در نظر گرفته شود. استاندارد ISO براي سختي ظاهري ، ويسکرز را به عنوان روش مرجع پيشنهاد مي کند. اما روش هاي برينل و راکول را نيز به عنوان روش هاي انتخابي ديگر مجاز مي داند. استاندارد، تبديل مستقيم سختي از يک مقياس به مقياسي ديگر را قدغن مي کند. در تست هاي برينل و ويسکرز آماده سازي سطح خيلي مهم و بحراني است .
تست ها به آهستگي انجام شده و به بازرسي چشمي و استفاده از جدول تبديل نياز دارد. علاوه بر آن کنترل آن به کمک دستگاه خودکار عملي نمي باشد. از طرف ديگر تست راکول از بارهاي سنگين kg١٥٠-٦٠ استفاده مي کند که در برابر ساختار متالورژيکي ماده در مقايسه با تغييرات چگالي ، کمتر واکنش نشان مي دهد. جدا از دستورالعمل هاي تست ، مشکلاتي در محاسبه ي سختي حقيقي در سيستم هاي چند جزئي وجود دارد. جهت رفع اين مشکل بهترين راه ، تعيين سختي حقيقي براي " يک عنصر سازنده ي مشخص " است . اين کار از طريق دستگاه هاي تست ميکروسختي با استفاده از دندانه هاي سختي هرم الماسي انجام مي شود. از اين راه ، سختي حقيقي سازه با حذف تأثير تخلخل تعيين مي شود. هنگام تغيير ميزان سختي راکول ، احتياط هاي لازم بايد انجام شود. زيرا جدول تبديل معمولا ، بر پايه ي بار ٥٠٠ گرمي مي - باشد. در حاليکه بار توصيه شده براي مواد متالورژي پودر ١٠٠ گرم است . در حالتي که ايندنتور به سطح ضربه مي زند، هرم الماسي حفره ايي با لبه هاي منحني شکل به وجود مي آورد و خواندن مقادير در اين جا متوقف مي شود. از آن جاييکه ديتاها در مقايسه با ماده ي چگالي تمام به پراکندگي متمايل مي شوند، توصيه مي شود ٥ تا ١٠ ضربه زده شود. مقادير
غير عادي رد شده و ميانگين مقادير باقي مانده گرفته مي شود.
٣.٢ استحکام کششي
خواص کششي قطعات تف جوش شده بطور مستقيم تحت تأثير حفرات مي باشد. به دليل حضور همين حفرات استحکام کششي مواد متالورژي پودر تا حدودي پايين تر از مواد کارشده با ساختار و ترکيب شيميايي مشابه است . در مورد مواد تف جوش شده ، نمونه هاي آزمايش تقريبا هيچ گاه ماشين کاري نمي شوند. بلکه از طريق عمليات پرس و تف جوشي بدست مي آيند.
شکل ٢يک نمونه ي تست MPIF را براي محاسبه ي خواص کششي نشان مي دهد. تخلخل اثر بيشتري بر داکتيليته نسبت به استحکام خواهد داشت . حضور درصد کمي از تخلخل مي تواند براي داکتيليته مضر باشد. اگرچه متغيرهاي توليد، بخصوص در عمليات تف جوشي نيز تأثيرات قابل توجهي بر داکتيليته خواهند گذاشت
