
Çeliğin neden bazen beklenmedik şekilde arızalandığını hiç merak ettiniz mi? Bu aydınlatıcı blog yazısında, çelik kusurlarının büyüleyici dünyasının derinliklerine dalacağız. Deneyimli bir makine mühendisi olarak, çeliğin gücünü ve performansını tehlikeye atabilecek çeşitli kusur türlerine ışık tutacağım. Bu kusurların arkasındaki gizli nedenleri keşfedin ve bunları nasıl tespit edip önleyebileceğinizi öğrenin. Çeliğe bakış açınızı sonsuza dek değiştirecek paha biçilmez bilgiler edinmeye hazır olun!
Çelik kusurları, üretim veya kullanım sırasında çeliğin yüzeyinde veya içinde meydana gelen ve performansını ve kalitesini etkileyebilecek çeşitli anormal oluşumları ifade eder.
Çelikteki yaygın yüzey kusurları arasında çatlaklar, çizikler, kıvrımlar, kulaklar, kabuklar (ağır deri), kaynak izleri ve uç çapakları bulunur. Ayrıca, yuvarlanan oksitler, yamalar, yarıklar, çukurlu yüzeyler ve inklüzyonlar gibi tipik yüzey kusurları da vardır.
Çelik kusurlarının nedenleri, bir önceki delik tipi hadde oluğunun ciddi şekilde hasar görmesi veya aşınması, haddelenmiş parçaların üzerine düşen ve çelik yüzeyine bastırılan yabancı metaller veya bir önceki paso haddelenmiş parçanın yüzeyindeki kusurlar gibi çok çeşitlidir. Isıtma sırasındaki oksidatif atmosfer de çeliğin oksidasyonuna yol açarak iş parçası yüzeyinde FeO, Fe2O3, Fe3O4 gibi oksitler oluşturur.
Çelik kusur tespit teknikleri temel olarak geleneksel manuel görsel tespit ve bilgisayarla görmeye dayalı otomatik tespit olarak ikiye ayrılır. Son yıllarda, YOLOv5 ve YOLOv7 gibi derin öğrenmeye dayalı yöntemler, çelik yüzey kusurlarının otomatik olarak tespit edilmesinde yaygın olarak uygulanmaktadır.
Bantlaşma gibi belirli kusurlar, yüksek sıcaklıkta difüzyon tavlaması yöntemiyle ortadan kaldırılabilir. Bu işlem, düzgün karbon atomu difüzyonuna izin vermek için 1050°C'nin üzerinde ısıtmayı içerir ve böylece bantlaşmayı ortadan kaldırır.
Çelik kusurları yalnızca çeliğin fiziksel özelliklerini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda kullanım sırasında güvenlik tehlikeleri de oluşturabilir. Bu nedenle, çelik kalitesinin ve güvenli kullanımın sağlanması için çelik kusurlarının tespiti ve tedavisi çok önemlidir.
Çelikteki kusurların spesifik nedenleri ve mekanizmaları temel olarak aşağıdaki noktaları içerir:
Yüzey kusurları: Bu kusurlar arasında çatlaklar, çizikler, kıvrımlar, kulaklar vb. yer alır. Çatlakların oluşumu, çelik külçedeki yüzey altı kabarcıklar, temizlenmemiş çatlaklar ve haddeleme sırasında yırtılan veya uzayan metalik olmayan kalıntıların yanı sıra haddeleme sırasında genişleyen ve yüzeye çıkan çelik külçedeki iç çatlaklardan kaynaklanabilir. Buna ek olarak, çelik plakanın her iki tarafındaki tutarsız soğutma koşulları, haddelenmiş parçanın eşit olmayan sıcaklığı, haddeleme işlemi sırasında eşit olmayan deformasyon ve çelik bant silindir yolunda eşit olmayan sprey su soğutması gibi faktörler de yüzey kusurlarına neden olabilir.
İç kusurlar: Bunlar arasında büzülme kalıntıları, delaminasyon, beyaz noktalar, segregasyon, metalik olmayan inklüzyonlar, gevşeklik vb. bulunur. Bu kusurlar temel olarak çelik üretim süreci sırasında ekipman, süreç ve operasyon nedenlerinden kaynaklanır.
Şekil ve boyut kusurları: Bu kusurlar, çelik üretimi sırasında boyut kontrolü sorunlarını içerebilir. Aradığım bilgilerde spesifik üretim mekanizması ayrıntılı olarak belirtilmese de, üretim sürecinde sıcaklık kontrolü, basınç dağılımı ve diğer faktörlerle ilgili olduğu sonucuna varılabilir.
Diğer faktörler: Örneğin, karbon çeliğinin ergitme ve haddeleme (dövme) işlemleri sırasında ekipman, süreç ve operasyon nedenlerinden kaynaklanan kusurlar, kabuklar, metalik olmayan kalıntılar vb. Buna ek olarak, çelik üretiminde malzeme özellikleri ve işleme teknolojisi gibi karşı konulamaz faktörlerin etkisi de yüzeyde haddeleme pulları, lekeler vb. gibi farklı kusur türlerine neden olabilir.
Malzemeler dayanıklı aletlerin üretiminin temelini oluşturur. Gerçek üretim sırasında, çeşitli türlerde malzeme hatalarıyla sıkça karşılaşılır.
Bugün, hammadde seçerken dikkatli olabilmeniz için sizi 16 tür çelik kusuru konusunda aydınlatacağız.
Çelik üzerinde asitle aşındırma testi yapıldıktan sonra, numune yüzeyinin bazı bölgelerinin yoğun olmadığı ve görünür boşluklar sergilediği keşfedildi.
Diğer alanlara kıyasla düzensiz renk tonlarına sahip koyu lekeler olarak görünen bu boşluklar porozite olarak bilinir.
Gözeneklilik numunenin merkezi kısmında yoğunlaştığında, merkezi gözeneklilik olarak adlandırılırken, yüzeyde eşit olarak dağılmışsa, genel gözeneklilik olarak adlandırılır.
Hem Yüksek Hızlı Takım Çeliği için GB/T9943-2008 hem de Takım Çeliği için GB/T1299-2014 çeliğin gözenekliliğine ilişkin özel düzenlemelere sahiptir, ancak tedarikler genellikle standardı aşmaktadır.
Gözenekliliğin çelik mukavemeti üzerinde önemli bir etkisi vardır ve ana tehlikeleri aşağıdaki gibidir:
Gözeneklilik çeliğin performansını etkilediğinden, takım çeliği izin verilen gözeneklilik seviyeleri için katı gerekliliklere sahiptir.
Şekil 1 ve 2'de φ90mm W18Cr4V (W18 olarak kısaltılmıştır) gösterilmektedir çeli̇k hammaddeleri̇, 1:1 HCl ile ısıl aşındırma işleminden sonra gözeneklilik ve gözeneklilik çatlama modellerini göstermektedir.
Şekil 3, 1:1HCl ile ısıl aşındırma yoluyla gösterildiği gibi, ısıl işlem sırasında ayrılma nedeniyle ciddi çatlamaya maruz kalan bir W18Cr4V çelik oluklu freze bıçağının resmini göstermektedir.
Şekil 1 Merkezi gözeneklilik
Şekil 2 Kütüklerin dövülmesi sırasında merkezi gözenekli çelikte oluşan çatlaklar
Şekil 3 Isıl işlem sırasında gözeneklilik nedeniyle kanal açma kesici malzemesinde oluşan çatlaklar
Bir ingotun dökümü sırasında, sıvı çelik yoğunlaşır ve orta kısımda büzülerek büzülme olarak bilinen boru şeklinde bir delik oluşturur.
Tipik olarak, büzülme ingotun baş kısmındaki besleyicinin yakınında bulunur ve kütük oluşturulurken giderilmelidir.
Ancak, tamamen çıkarılamayan kısım büzülme kalıntısı olarak adlandırılır.
Büzülmeyi tamamen ortadan kaldırmak ideal olsa da, çelik fabrikaları genellikle üretim verimliliğine öncelik verir ve bir kalıntı bırakır, bu da sonraki işlemler için geri dönüşü olmayan sonuçlara yol açar.
Şekil 4, 1:1 HCl ile ısıl aşındırma yoluyla gösterildiği gibi, büzülme kalıntısı ve ciddi gözeneklilik içeren φ70mm W18 çeliğini göstermektedir.
Şekil 5, 1:1 HCl ile ısıl aşındırma yoluyla gösterildiği gibi, haddelemeden sonra çatlaklar oluşturmuş büzülme kalıntısı olan φ70mm W18 çeliğini göstermektedir.
Birkaç yıl önce, bir şirket φ75mm M2 çeliği keserken büzülme kalıntısıyla karşılaştı.
Şekil 4
Şekil 5: W18 çeliğinin büzülmesinden kaynaklanan çatlaklar
Yüksek hız çeliği hammaddelerinin yüzeyindeki boylamasına çatlaklar yaygın bir durumdur.
Bunun çeşitli nedenleri olabilir, örneğin:
(1) Sıcak haddeleme sırasında, soğutma işlemi sırasında gerilim yoğunlaşması meydana gelebilir ve yüzey çatlaklarının veya kalıp deliklerinin neden olduğu çiziklerin tam olarak giderilmemesi nedeniyle çizik çizgileri boyunca çatlaklara yol açabilir.
(2) Sıcak haddeleme sırasında zayıf kalıp delikleri veya yüksek ilerleme hızları kıvrımlara yol açabilir ve bu da sonraki işlemlerde kıvrım çizgileri boyunca çatlaklara neden olur.
(3) Haddeleme durma sıcaklığı çok düşükse veya soğutma hızı çok hızlıysa sıcak haddeleme sırasında çatlaklar oluşabilir.
(4) Soğuk kış havasında haddelenen 13mm × 4.5mm W18 çelik yassı çelikte yüzey çatlakları sıklıkla gözlenir, bu da çatlakların iklim koşullarından da etkilenebileceğini gösterir.
Ancak, aynı çelik kalitesi ve spesifikasyonu diğer zamanlarda haddelendiğinde herhangi bir çatlak gözlenmez.
Şekil 6, φ30mm W18 çeliğinin 6mm derinliğindeki yüzey çatlağını 1:1 HCl ile ısıl aşındırma yoluyla göstermektedir.
Şekil 6 Yüzey çatlağı
Yüksek hız çeliğinin sıcak haddeleme işlemi sırasında aşırı deformasyon, merkezi sıcaklığın düşmek yerine artmasına neden olabilir. Bu da termal stres nedeniyle malzeme merkezinde çatlakların oluşmasına yol açabilir.
Şekil 7, φ35mm W18 çeliğindeki (1:1 HCl ile dağlanmış) merkez çatlağı göstermektedir.
Yüksek hız çeliği hammaddelerindeki merkezi çatlaklar takım fabrikalarında yaygındır, ancak görünmez oldukları ve dokunarak tespit edilemedikleri için zararlıdırlar. Bu çatlakları gözlemlemenin tek yolu kusur tespitidir.
Şekil 7 Merkezi çatlak
Katılaşma süreci sırasında bir alaşım içindeki kimyasal elementlerin eşit olmayan dağılımı segregasyon olarak bilinir. Bu durum, özellikle karbon gibi safsızlıkların eşit olmayan bir dağılımı varsa, çeliğin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Ayrışma ayrıca mikro ayrışma, yoğunluk ayrışması ve bölgesel ayrışma olarak da ayrılabilir.
Yoğunluk ayrışması, alaşımdaki bileşen fazların yoğunluğundaki farklılıklar nedeniyle oluşur ve katılaşma sırasında daha ağır elementlerin batmasına ve daha hafif elementlerin yüzmesine neden olur. Bölgesel ayrışma, külçe veya dökümlerde safsızlıkların yerel olarak birikmesinden kaynaklanır.
Şekil 8'de W18 çeliğinin su verilmiş metalografik numunesi (4% HNO3 alkol çözeltisi kullanılarak dağlanmış) çapraz şekilli bir desen ortaya koymaktadır.
Kimyasal bileşimin daha ileri analizi, matris kısmının daha düşük bir kimyasal bileşime sahip olduğunu göstermiştir. karbon içeriğiçapraz şekilli kısım ise daha yüksek karbon içeriğine sahipti.
Bu çapraz şekil, haddeleme işlemi sırasında karbon ve alaşım bileşenlerinin ayrışmasından kaynaklanan kare ayrışmanın bir sonucudur.
Ciddi bölgesel ayrışma çeliğin mukavemetini zayıflatabilir ve sıcak çalışma sırasında çatlamaya daha yatkın hale getirebilir.
Şekil 8 Çapraz şekilli ayrışma (3×)
Yüksek hız çeliğindeki (HSS) ötektik karbürlerin üretim sırasında ne ölçüde parçalandığı sıcak pres süreci karbür düzgünsüzlüğü olarak adlandırılır. Deformasyon ne kadar büyük olursa, karbür kırılma derecesi o kadar yüksek ve karbür homojen olmama seviyesi o kadar düşük olur.
Çelikteki karbürler, kaba şeritler, ağlar veya büyük karbür birikimi gibi ciddi şekilde parçalandığında, çeliğin kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu nedenle HSS takımların kalitesini sağlamak için karbür düzgünsüzlüğünü dikkatlice kontrol etmek çok önemlidir.
Şekil 9, karbür düzgünsüzlüğünün W18 çeliğinin eğilme mukavemeti üzerindeki etkisini göstermektedir.
Şekilden de görülebileceği gibi, tekdüze olmayan 7-8. sınıflarda eğilme mukavemeti 1-2. sınıfların sadece 40-50%'si kadardır ve mukavemeti 1200-1500MPa'ya düşürür, bu da sadece semente karbürlerdeki daha yüksek tokluk sınıflarının seviyesine eşdeğerdir. Yatay performans, dikey performansın 85%'si civarındadır.
Karbürlerin konsantrasyonu ve bant benzeri dağılımı aynı zamanda düzensiz su verilmiş tanelere ve karbürlerin düzensiz çözünmesine neden olarak sırasıyla aşırı ısınma eğiliminin artmasına ve ikincil sertleşme kabiliyetinin azalmasına yol açabilir.
Şekil 9, karbür düzgünsüzlüğünün W18Cr4V yüksek hız çeliğinin eğilme mukavemeti üzerindeki etkisini göstermektedir.
Ciddi karbür düzgünsüzlüğünün sıcak çalışma sırasında çatlama ve aşırı ısınmaya yol açarak bitmiş takımın kullanım sırasında arızalanmasına neden olabileceği görülebilir.
Şekil 10, W18 çeliğinde (4% HNO3 alkol çözeltisi ile dağlanmış) kaba zonal karbürlerin neden olduğu su verme çatlağını göstermektedir.
Şekil 10 Kaba zonal karbür
Sıcak haddeleme işlemine tabi tutulmuş çelik veya tavlama yüksek ısıtma sıcaklıkları, tane büyümesine neden olan uzun bekletme süreleri ve tane sınırları boyunca karbür çökelmesine neden olan yavaş soğutma işlemleri nedeniyle ağ karbürleri oluşturabilir.
Ağ karbürlerin varlığı, takımın kırılganlığını büyük ölçüde artırarak talaşlanmaya daha yatkın hale getirir. Genel olarak, çelikte tam ağ karbürler kabul edilemez.
Şebeke karbürleri için inceleme aşağıdakilerden sonra yapılmalıdır su verme ve temperleme.
Şekil 11, T12A çeliğinin (4% HNO3 alkol çözeltisi ile dağlanmış) ağ karbürlerini gösterirken, Şekil 12, 9SiCr çeliğinin (4% HNO3 alkol çözeltisi ile dağlanmış) ağ karbürlerinin morfolojisini göstermektedir. tavlama süreç.
Şekil 11 T12A Çelik Hasır Karbür (500×)
Şekil 12 9SiCr Çelik Hasır Karbür (500×)
HSS tornalama veya frezeleme yapan takım frezeleri sert bir maddeyle karşılaşabilir ve hasar görebilir. Bu kusur, yüksek kesme hızı ve gürültü nedeniyle genellikle yüksek hızlı tornalama sırasında kolayca bulunmaz.
Ancak frezeleme sırasında topaklar ve garip kaoslar gözlemlenebilir, örneğin gıcırdama sesi ve yuva frezeleme sırasında takımın ciddi şekilde yanması gibi bükümlü matkaplar.
İncelendiğinde, parlak bloklar çıplak gözle görülebilir ve sert olmayan alanlar normal tavlama durumundayken, 1225HV'ye ulaşan son derece yüksek sertliğe sahip olduğu bulunmuştur. Bu durum "caked mass" olarak adlandırılır.
Topaklanmış kütlelerin varlığı takım hasarına neden olur ve kesmeyi zorlaştırır.
Bu sert topakların oluşumunun, eritme işlemi sırasında kimyasal bileşenlerin ayrışmasından kaynaklandığı ve bir tür yüksek sertlikte kompozit karbür veya eritme sırasında refrakter alaşım bloklarının eklenmesinin bir sonucu olabileceği düşünülmektedir.
Şekil 13, W18 çeliğindeki (4% HNO3 alkol çözeltisi ile aşındırılmış) topaklanmış bir kütlenin makro yapısını göstermektedir; beyaz madde topaklanmış kütleyi, gri ve siyah alanlar ise uç oluklarını temsil etmektedir.
Şekil 13 W18 çelik tabakalı kütlenin makro yapısı (20×)
İnklüzyonlar çelikte yaygın olarak görülen bir kusurdur ve iki kategoride sınıflandırılabilir: metalik inklüzyonlar ve metalik olmayan Dahil olanlar.
Metalik inklüzyonlar, eritme işlemi sırasında ferroalaşımın tam olarak eritilmemesi veya eriyik içinde kalan yabancı metal parçacıklarının varlığı nedeniyle oluşur. çelik külçe.
Metalik olmayan inklüzyonlar iki türe ayrılır:
(1) esas olarak kirli dökme sistemlerinden, refrakter çamurun ekipmandan soyulmasından veya saf olmayan şarj malzemelerinin kullanılmasından kaynaklanan endojen inklüzyonlar;
(2) eritme işlemi sırasında kimyasal reaksiyonlar nedeniyle üretilen ve çökelen inklüzyonlar. Şekil 14 şunları göstermektedir metal kalıntıları W18 çeliğinde bulunurken, Şekil 15 su verme sırasında çatlaklara neden olan metalik olmayan kalıntıları göstermektedir (4% HNO3 alkol çözeltisi ile dağlanmıştır).
Şekil 14 Metal kalıntıları
Şekil 15 Su verme sırasında metalik olmayan kalıntıların neden olduğu çatlama (400 x)
Kapanımlar çeliğin kalitesi için zararlıdır. Çelik matrisini böler, plastikliğini ve mukavemetini azaltır, çeliği haddeleme, dövme ve ısıl işlem sırasında kalıntıların etrafında çatlamaya duyarlı hale getirir.
Kalıntılar ayrıca çelikte yorulmaya ve kesme ve taşlama sırasında zorluklara neden olabilir. Bu nedenle, takım çeliği inklüzyonlar için belirlenmiş gerekliliklere sahip olmalıdır.
Çelik eritme sürecinde, bileşen ayrışması nedeniyle karbürlerin eşit olmayan dağılımı meydana gelebilir veya demir alaşımındaki karbürler tam olarak eritilmediğinde, dövme işleminden sonra ezilmeden kalan büyük açısal karbürlerle sonuçlanabilir.
Bu yığın karbürlerin varlığı takımın kırılganlığını ve devrilme riskini artırır.
Isıl işlem sırasında bu büyük karbürler ve alaşım elementleri zenginleşebilir ve potansiyel olarak aşırı ısınma, yetersiz temperleme ve hatta tane sınırları boyunca çatlama gibi kusurlara yol açabilir.
Şekil 16, büyük karbürlerin (4% HNO3 alkol çözeltisinde kazınmış) çevresindeki bileşenlerin ayrışmasının neden olduğu su verme sırasında aşırı ısınmayı göstermektedir.
Şekil 16 Su verme sırasında yığın karbürlerin etrafındaki bileşenlerin ayrışmasının neden olduğu aşırı ısınma (500×)
Sıvı metalin katılaşma sürecinde, karbon ve alaşım elementlerinin ayrışması, soğutma sırasında büyük karbür bloklarının çökelmesine neden olabilir.
Sıvılaşma olarak bilinen bu ayrışma, sonraki işlemler sırasında kolayca ortadan kaldırılamaz ve çeliğin haddeleme yönünde yığın zoster karbürün varlığıyla sonuçlanır.
Şekil 17, 4% HNO3 alkol çözeltisi ile dağlanmış CrMn sıvılaşmasını göstermektedir.
Şekil 17 Karbür sıvılaşması (500×)
Sürekli metal matris bozulduğu için sıvılaşan çelikler oldukça kırılgandır ve bu da mukavemetin azalmasına neden olur. Önceden, sıvılaşma CrWMn ve CrMn çeliklerinde yaygın olarak bulunurdu ve bunları mastar yapmak için kullanmak genellikle pürüzsüz bir yüzey elde etmede zorluklarla sonuçlanırdı.
Tavlama sıcaklığı çok yüksek ve bekletme süresi çok uzun olduğundan, çeliğin yavaş soğuma süreci sırasında karbürler kolayca grafit olarak bilinen serbest karbona ayrışır.
Şekil 18, T12A çeliğindeki grafit karbonun mikro yapısını göstermektedir (4% acı asit alkol çözeltisi ile aşındırılmış).
Şekil 18 T12A çeliğinin grafitik karbon mikroyapısı (500×)
Grafit karbonun çökelmesi, çeliğin mukavemetini ve tokluğunu önemli ölçüde azaltarak onu bıçak ve kritik bileşenlerin üretimi için uygunsuz hale getirir. Çelik, yüksek düzeyde grafit karbon içerdiğinde siyah kırılmalar sergiler.
Grafit karbonun varlığı hem kalitatif hem de kantitatif analiz için kimyasal analiz yoluyla belirlenebilir ve şekli ve dağılımı metalografik yöntemlerle gözlemlenebilir.
Ayrıca, grafitin etrafındaki ferrit dokusunda da bir artış olacaktır.
Takım ve kalıp imalatı yapan işletmelerde malzemelerin karıştırılması yaygın bir sorundur, kötü yönetimin ve düşük seviyeli bir kusurun sonucudur. Karışık malzemeler üç açıdan ele alınabilir: karışık çelik, karışık özellikler ve karışık fırın numaraları.
Sonuncusu özellikle yaygındır ve itiraz yolu olmayan yanlış ısıl işlemlerle ilgili birçok soruna neden olabilir. Zaman zaman kalifiye olmayan takım malzemesi bileşenleriyle de karşılaşılmaktadır.
Bazı yüksek hız çeliği bileşenleri, özellikle yüksek veya düşük karbon içeriği açısından GB/T9943-2008 Yüksek Hız Takım Çeliği standardını karşılamamaktadır. Örneğin, W6Mo5Cr4V2Co5 HSS-E tipine aittir ancak standart alt limitten daha düşük bir karbon içeriğine sahiptir.
Yüksek performanslı HSS olarak etiketlenmesine rağmen, ısıl işlemden sonra sertlik 67HRC'ye ulaşmaz. Çelik üreticileri, HSS-E tipine ait olmaları halinde çeliğin en az 67HRC sertliğe ulaşabilmesini sağlamalıdır.
Bir aletin bu kadar yüksek sertlik gerektirip gerektirmediği alet fabrikasının iç meselesidir ve çelik fabrikasının sorumluluğunda değildir.
Ancak, sertlik 67HRC'ye ulaşmazsa, bu çelik üreticisinin bir hatasıdır. Ayrıca birçok vasıfsız çelik vakası da vardır. kalıp çeliği bileşimi, süregelen anlaşmazlıklara yol açmaktadır.
Ülke aşağıdakiler için standartlar oluşturmuştur çeliğin dekarbürizasyonuBununla birlikte, çelik tedarikçileri genellikle bu standartları aşan malzemeler tedarik etmekte ve bu da takım imalat şirketleri için önemli ekonomik kayıplara neden olmaktadır.
Dekarbürize tabakaya sahip malzemelerde su verme işleminden sonra takımların yüzey sertliği azalır ve aşınma dirençleri zayıflar. Bu nedenle, olası kalite sorunlarından kaçınmak için işleme sırasında dekarbürize tabakanın tamamen çıkarılması gerekir.
Şekil 19, W18 çelik hammaddesinin dekarbürizasyon morfolojisini göstermektedir (4% HNO3 alkol çözeltisinde dağlanmıştır). Dekarbürizasyon bölgesi iğne şeklinde temperlenmiş martenzitten oluşurken, dekarbürize olmayan bölge su verilmiş martenzit, karbürler ve tutulmuş martenzitten oluşmaktadır. ostenit.
Şekil 20 ve 21 sırasıyla M2 ve T12 çeliğinin dekarbürizasyonunu göstermektedir (4% HNO3 alkol çözeltisinde dağlanmıştır).
T12 çeliği söz konusu olduğunda, tamamen dekarbürize olmuş katman ferrittir, geçiş bölgesi karbondan arındırılmış temperlenmiş martensitve dekarbürize olmayan bölge temperlenmiş martenzit ve karbürlerden oluşur.
Şekil 19 Östemperlenmiş dekarbürizasyon tabakası (250×)
Şekil 20 M2 çeliğinin dekarbürizasyonu
Şekil 21 T12A çeliğinin karbonsuzlaştırılmış tabakası (su verme→tavlama işleminden sonra) (200×)
Belirli bir şirketten 13 mm x 4,5 mm boyutlarında bir W18 çelik yassı çubuk seçtik ve 1210 ℃, 1230 ℃ ve 1270 ℃ sıcaklıklarda tuz banyosunda su verdik.
Isıtma süresi 200 saniye ve tane boyutu Şekil 22'de gösterildiği gibi 10,5 idi. Su verme işleminden sonraki sertlik 65 ila 65,5HRC arasındaydı, ancak şaşırtıcı bir şekilde, sertlik 550°C'de üç kez temperlendikten sonra azaldı.
Bu anomali "anekdot" olarak adlandırılır.
Şekil 22 W18 çelik su verme Sınıf 10.5 (500×)
Görünüşe göre karbür bize bir oyun oynuyor, yani karbür ısıtıldığında, karbürün içinde çözünmüyor. ostenit Temperleme işlemi sırasında çökelti oluşmaz.
Bu basitçe içeri veya dışarı girememek olarak adlandırılır, peki ikincil sertleşme nerede?
Sorunun kökeni, karbürün bizimle dalga geçmesi, yani ısıtma sırasında östenit içinde çözünmemesi ve temperleme işlemi sırasında çökelme olmamasıdır.
Bu basitçe içeri girip çıkamamakla ilgili bir durum, peki ikincil sertleşme nereden geliyor?
Yüzey kusurları çıplak gözle kolayca görülebilir, örneğin:
Çelik ürünler, her biri malzemenin kalitesi ve performansı üzerinde belirli özelliklere ve etkilere sahip olan farklı kategorilere giren çeşitli kusurlardan etkilenebilir. Bu kusurları anlamak, farklı uygulamalarda çelik ürünlerin bütünlüğünü ve güvenilirliğini korumak için çok önemlidir.
Çürükler veya kırbaç izleri olarak da bilinen hadde izleri, çelik sacların ve kütük gibi daha kalın duvarlı ürünlerin yüzeyinde girintiler veya kabarık alanlar olarak görülür. Bu kusurlar genellikle haddehane yüzeyindeki düzensizliklerden veya döküntülerden kaynaklanır. Örneğin, otomotiv endüstrisinde hadde izleri araç gövde panellerinin yüzey kalitesini etkileyerek ek işleme maliyetlerine yol açabilir.
Kaynak sırasında aşırı dolgu malzemesi kullanıldığında bindirmeler meydana gelir, bu da düz olmayan yüzeylere veya numuneden aşağı sarkan malzemeye neden olur. Bu kusur çeliğin hem görünümünü hem de işlenebilirliğini etkileyebilir. Boru hattı yapımında, bindirmeler düzgün bir yüzey elde edilmesinde zorluklara yol açarak kaynak işlemini zorlaştırabilir.
Dikişler, haddeleme veya dövme işlemi sırasında oluşan doğrusal kusurlardır. Çeliğin yüzeyinde görünür çizgiler olarak ortaya çıkarlar ve malzemenin yapısal bütünlüğünü tehlikeye atabilirler. Örneğin, havacılık ve uzay endüstrisinde, yapısal bileşenlerdeki dikişler yorulma ömrünü azaltabilir ve erken arızaya yol açabilir.
Laminasyonlar, genellikle yanlış haddeleme veya dövme tekniklerinden kaynaklanan, çeliğin katmanları içindeki iç ayrılmalardır. Bu kusurlar çeliği önemli ölçüde zayıflatarak stres altında arızalanmaya yatkın hale getirebilir. Basınçlı kapların yapımında laminasyonlar, yüksek basınçlar nedeniyle yıkıcı arızalara yol açabilir.
Kabuklar, çelik yüzeyinde yanlış haddeleme veya dövme nedeniyle oluşan kabarık veya çökük alanlardır; bindirmeler ise iki çelik katmanının üst üste gelerek kabarık bir alan oluşturmasıyla meydana gelir. Her iki kusur da çeliği zayıflatabilir ve yüzey kalitesini etkileyebilir. Üretimde, kabuklar ve bindirmeler kötü estetik ve tehlikeye atılmış mekanik özellikler nedeniyle ürünlerin reddedilmesine yol açabilir.
İnklüzyonlar, üretim sırasında çeliğin içinde hapsolmuş metalik olmayan parçacıklardır. Cüruf veya oksit gibi bu parçacıklar, çatlakları başlatabilecek ve malzemenin genel mukavemetini azaltabilecek zayıf noktalar oluşturur. Köprü inşaatı gibi yüksek gerilimli uygulamalarda, inklüzyonlar yapısal arızalara yol açabilir.
Gözeneklilik, genellikle yanlış döküm veya kaynak tekniklerinden kaynaklanan, çelik içindeki küçük boşlukların veya oyukların varlığını ifade eder. Bu boşluklar çeliğin sünekliğini ve korozyon direncini tehlikeye atar. Deniz ortamlarında, gözenekli çelik hızlandırılmış korozyona maruz kalarak gemi gövdelerinin ömrünü kısaltabilir.
Segregasyon, çelikteki alaşım elementleri katılaşma sırasında eşit olmayan bir şekilde dağıldığında meydana gelir ve malzemenin bileşiminde ve mekanik özelliklerinde değişikliklere yol açar. Bu kusur, özellikle yapısal bileşenlerde tutarsız performansa neden olabilir. Örneğin, ağır makinelerde segregasyon düzensiz aşınmaya ve beklenmedik arızalara yol açabilir.
Su verme çatlaması, hızlı soğutmanın çeliğin yüzeyinde çatlaklara neden olduğu su verme işlemi sırasında meydana gelir. Bu kusur 4140 krom çelik kütükler gibi alaşımlarda yaygındır ve malzemenin mukavemetini ve dayanıklılığını ciddi şekilde tehlikeye atabilir. Takımlarda ve kalıplarda su verme çatlakları erken kırılmaya ve takım ömrünün kısalmasına yol açabilir.
Kıstırıcılar, özellikle kütük, boru veya tüp gibi haddelenmiş çelik ürünlerde görülen düzensiz çıkıntılar veya oluklardır. Küçük kıstırıcılar ürünün kalitesini önemli ölçüde etkilemeyebilirken, belirgin olanlar üretim sürecinde ayarlamalar yapılmasını gerektirebilir. Petrol ve gaz boru hatlarında, kıstırıcılar gerilim yoğunlaşma noktaları oluşturarak potansiyel sızıntılara yol açabilir.
Eğilme, bükülme veya eğrilme gibi deformasyonlar, yanlış kullanım, aşırı yükleme veya termal stresler nedeniyle meydana gelebilir. Bu kusurlar çelik ürünlerin yapısal bütünlüğünü ve performansını tehlikeye atar. İnşaatta, deforme olmuş çelik kirişler yanlış hizalamaya ve yapısal dengesizliğe yol açabilir.
Soğuk kapatma kusurları, döküm sırasında iki erimiş çelik akışının düzgün bir şekilde kaynaşmaması durumunda ortaya çıkan yuvarlak kenarlı çatlaklardır. Bu kusur, uygun olmayan yolluk sistemi tasarımından, sıvı metalin düşük sıcaklıklarından veya erimiş metalin akışkanlığının azalmasından kaynaklanabilir. Soğuk kapatmalar çeliği zayıflatır ve motor parçaları gibi kritik uygulamalarda arızalara yol açabilir.
Doldurulmamış bölümler, genellikle kötü kalıp tasarımı, yetersiz hammadde veya yanlış ısıtma nedeniyle dövmenin bazı kısımları doldurulmadan kaldığında ortaya çıkar. Bu kusur, dövme ürün içinde eksik veya zayıf alanlara neden olur. Havacılık ve uzay bileşenlerinde, doldurulmamış bölümler yapısal zayıflıklara ve uçuş sırasında potansiyel arızalara yol açabilir.
Tufal çukurları, dövme parçaların yüzeyinde, tipik olarak dövme yüzeyin yanlış temizlenmesinden kaynaklanan düzensiz birikintilerdir. Bu çukurlar, dövme ürünün pürüzsüzlüğünü ve kalitesini geri kazandırmak için uygun temizleme yöntemleriyle giderilebilir. Tıbbi implantlar gibi yüksek hassasiyetli endüstrilerde, tufal çukurları ürünün reddedilmesine yol açabilir.
Kalıp kayması, dövme sırasında üst ve alt kalıplar düzgün şekilde hizalanmadığında meydana gelir ve yanlış boyutlara sahip ürünlerle sonuçlanır. Doğru kalıp hizalamasının sağlanması bu hatayı düzeltebilir. Otomotiv parçalarında kalıp kayması, montaj ve geçme ile ilgili sorunlara neden olabilir.
Pullar, dövme ürünün yanlış soğutulması nedeniyle oluşan iç çatlaklardır. Hızlı soğutma bu çatlakları tetikleyerek dövmenin mukavemetini ve güvenilirliğini azaltabilir. Hidrolik sistemler gibi yüksek basınçlı uygulamalarda pullar ani arızalara yol açabilir.
Dövme parçanın yanlış soğutulması, özellikle de soğutmanın çok hızlı olması nedeniyle artık gerilmeler oluşur. Bu gerilmeler dövme üründe bozulmalara ve potansiyel arızalara yol açabilir. Yapısal bileşenlerde, artık gerilmeler eğrilmeye ve yanlış hizalanmaya neden olarak genel stabiliteyi ve performansı etkileyebilir.
Bu özel çelik kusur türlerini anlamak, kalite kontrol, çelik ürünlerin güvenilirliğini ve uzun ömürlülüğünü sağlamak ve kritik uygulamalardaki olası arızaları önlemek için çok önemlidir.
Çelik ürünlerin üretim süreçleri, her biri nihai ürünün kalitesini ve performansını tehlikeye atabilecek potansiyel kusurlar içeren çeşitli aşamalardan oluşur. Bu kusurları ve kökenlerini anlamak, etkili kalite kontrol önlemleri uygulamak ve üretim verimliliğini artırmak için çok önemlidir.
Görsel denetim, çelik ürünlerdeki kusurların tespit edilmesinde, kalite kontrolün sağlanmasında ve olası arızaların önlenmesinde kritik bir tekniktir. Bu süreç, yüzey ve yüzey altı kusurlarını tespit etmek için çeşitli geleneksel ve gelişmiş yöntemleri içerir.
Doğrudan görsel denetim, çelik yüzeyinin çıplak gözle incelenmesini içerir. Müfettişler çatlaklar, dikişler ve yüzey kusurları gibi görünür kusurları ararlar. Örneğin, bir çelik kirişteki uzunlamasına bir çatlak, yapısal bütünlüğünü tehlikeye atarak yıkıcı arızalara yol açabilir. Bu yöntem esnek ve uygun maliyetlidir, ancak güvenilirliği denetçinin beceri ve deneyimine bağlıdır. Ayrıca, erişilebilir yüzeylerdeki kusurları tespit etmekle sınırlıdır ve ulaşılması zor alanlardaki kusurları gözden kaçırabilir.
Genellikle kameralar ve görüntü analiz yazılımı ile donatılmış endüstriyel mikroskoplar, çıplak gözle görülemeyen küçük kusurların tespitini geliştirir. Bu mikroskoplar, malzeme arızasına yol açabilecek ince çatlakları, inklüzyonları ve diğer küçük kusurları belirleyebilir. Örneğin, metalik olmayan inklüzyonların varlığı çeliği zayıflatarak mekanik özelliklerini etkileyebilir. Bununla birlikte, bu yöntemin etkinliği operatörün yeterliliğinden ve numune boyutundan etkilenebilir.
Boreskoplar, bir kamera ve ışık kaynağı ile donatılmış aletlerdir ve dökümlerin veya karmaşık montajların içi gibi görsel olarak erişilemeyen iç alanların incelenmesine olanak tanır. Örneğin, bir boreskop, kaynaklı bir bağlantıda döngüsel yükleme altında yorulma arızasına yol açabilecek iç boşlukları veya çatlakları ortaya çıkarabilir. Boreskoplar iç yüzeylerin ayrıntılı bir görünümünü sağlayarak geleneksel görsel yöntemlerin gözden kaçırabileceği kusurları tespit etmeyi mümkün kılar.
MT, çelik parçanın manyetize edilmesini ve demir parçacıklarının uygulanmasını içerir. Bu partiküller, yüzey veya yüzey altı kusurların varlığını gösteren akı kaçağı alanlarına çekilir. Akı kaçağı, manyetik alanda çatlaklardan veya diğer süreksizliklerden kaynaklanabilecek bir bozulma olduğunda meydana gelir. MT nispeten basit ve ucuzdur ancak ferromanyetik malzemelerle sınırlıdır.
PT'de, çelik yüzeye çatlak ve yarıklara sızan sıvı bir penetrant uygulanır. Bir bekleme süresinden sonra fazla sıvı alınır ve penetrantı ultraviyole ışık altında görünür hale getiren bir geliştirici uygulanır. Bu yöntem, alüminyum veya paslanmaz çelik gibi gözeneksiz malzemelerdeki yüzey kırıcı kusurları tespit etmek için yaygın olarak kullanılır.
UT, çatlaklar, boşluklar ve inklüzyonlar gibi iç kusurları tespit etmek için yüksek frekanslı ses dalgaları kullanır. Ses dalgaları çelik boyunca ilerler ve düzenlerindeki herhangi bir bozulma kusurların varlığını gösterir. Örneğin, çelik bir borudaki uzunlamasına bir kusur, yansıyan ses dalgalarındaki değişiklikler gözlemlenerek UT aracılığıyla tespit edilebilir. UT, yüzey altı kusurların belirlenmesinde oldukça etkilidir.
RT, çeliğin iç yapısının bir görüntüsünü oluşturmak için X ışınları veya gama ışınları kullanır. Kusurlar, çevreleyen malzemeye kıyasla farklı yoğunluklara sahip alanlar olarak görünür. RT, kaynaklardaki boşluklar veya dökümlerdeki inklüzyonlar gibi yüzeyde görünmeyen iç kusurları tespit etmek için özellikle yararlıdır.
ECT, elektromanyetik indüksiyon yoluyla yüzey ve yüzey altı kusurlarını tespit eder. Alternatif bir akım bir bobinden geçirilerek elektromanyetik bir alan oluşturulur. Çelik gibi iletken bir malzeme eklendiğinde, malzeme içinde girdap akımları indüklenir. Bir kusur bu girdap akımlarının akışını bozar ve bobindeki empedans değişimleri ile ölçülebilir. Bu yöntem özellikle çelik kaynaklarındaki yüzey kırma çatlaklarını tespit etmek için etkilidir.
AOI sistemleri hızlı, objektif ve doğru yüzey denetimleri gerçekleştirmek için yüksek çözünürlüklü kameralar, sofistike aydınlatma ve yazılım algoritmaları kullanır. Bu sistemler binlerce görüntüyü kısa sürede işleyerek denetim sürecinin verimliliğini önemli ölçüde artırır ve tutarlı kalite kontrolü sağlar.
Çelik ürünlerdeki yüzey kusurlarını tespit etmek ve sınıflandırmak için çeşitli makine öğrenimi ve derin öğrenme teknikleri kullanılmaktadır. Yapay sinir ağları ve derin öğrenme modelleri gibi teknikler doğruluğu ve verimliliği artırır. Örneğin, kusur görüntülerinden oluşan büyük bir veri kümesi üzerinde eğitilen bir derin öğrenme modeli, kusurları otomatik olarak tanımlayıp kategorize ederek insan denetçilere olan bağımlılığı azaltabilir ve denetim hızını artırabilir.
Görsel denetim yoluyla çelik kusurlarının belirlenmesi, geleneksel yöntemleri, ileri teknolojileri ve yenilikçi teknikleri birleştiren kapsamlı bir süreçtir. Her yöntemin avantajları ve sınırlamaları vardır ve seçim özel uygulamaya, kusur türüne ve malzeme özelliklerine bağlıdır. Endüstriler bu teknikleri entegre ederek çelik ürünleri için daha yüksek kalite ve güvenlik standartları sağlayabilir.
Çelik kusurları üretim süreçleri, malzeme özellikleri ve çevresel koşullarla ilgili çeşitli faktörlerden kaynaklanabilir. Bu nedenleri anlamak, potansiyel kusur kaynaklarını belirlemek ve çelik ürünlerin kalitesini ve bütünlüğünü sağlamak için önleyici tedbirler uygulamak için gereklidir.
Özetle, çelik kusurları üretim süreçleri, malzeme özellikleri ve çevresel koşullar gibi çeşitli kaynaklardan kaynaklanabilir. Kalite kontrol önlemleri, malzeme seçimi ve uygun üretim uygulamaları yoluyla bu nedenlerin ele alınması, kusurların oluşmasını önlemek ve çelik ürünlerin kalitesini ve güvenilirliğini korumak için çok önemlidir.
Üretimde çelik hatalarının önlenmesi, ürün kalitesinin korunması ve üretim verimliliğinin sağlanması için çok önemlidir. Çelik hataları önemli mali kayıplara yol açabilir, yapısal bütünlüğü tehlikeye atabilir ve müşteri memnuniyetini olumsuz etkileyebilir. Bu bölümde süreç kontrolü, kalite güvencesi, ileri teknolojiler ve titiz malzeme kullanımı yoluyla çelik hatalarını en aza indirmeye yönelik kapsamlı bir yaklaşım sunulmaktadır.
Kusurları önlemek için üretim sürecini optimize etmek çok önemlidir. Temiz ve iyi havalandırılmış bir çalışma alanı, kireç oluşumunu ve diğer yüzey sorunlarını önlemeye yardımcı olur. Düzenli denetimler olası sorunları erkenden tespit ederek hızlı düzeltici faaliyetlere olanak sağlayabilir. Çizik ve ezik gibi yüzey hasarlarını önlemek için uygun taşıma teknikleri ve koruyucu kaplamalar hayati önem taşır. Yastıklı desteklerin kullanılması ve dikkatli taşıma, yüzey kusurları riskini önemli ölçüde azaltabilir.
Sıcaklık kontrolü eğilme, çatlama ve yüzey soyulması gibi kusurların önlenmesinde çok önemlidir. Örneğin, kaynak ve kesme işlemlerinde ısı girdisini kontrol etmek hayati önem taşır. Ön ısıtma veya kaynak sonrası ısıl işlem gibi teknikler çarpılmayı önlemeye yardımcı olabilir. Galvanizleme işlemlerinde, çinkonun aşırı ısınmasını önlemek ve galvanizleme banyosunda doğru alüminyum seviyelerini korumak yüzey soyulmasını veya dökülmesini önleyebilir. Örneğin, bir çelik fabrikasında yapılan bir vaka çalışması, galvanizleme sırasında hassas sıcaklık kontrolünün yüzey kusurlarını 30% oranında azalttığını göstermiştir.
Doğru malzemelerin seçilmesi ve uygun şekilde hazırlanması kusurları azaltabilir. Uygun malzeme kalınlığının seçilmesi ve sabit soğutma hızlarının sağlanması, çarpılma ve diğer boyutsal sorunların önlenmesine yardımcı olabilir. Temiz, düşük saflıkta kaynak metallerin kullanılması, cüruf kalıntılarını ve diğer döküm kusurlarını önlemek için çok önemlidir. Oksijenle güçlü reaksiyona giren elementlerin azaltılması da inklüzyon riskini en aza indirir. Örneğin cüruf kalıntıları, döküm işlemi sırasında metal içinde hapsolmuş metalik olmayan parçacıklardır. Düşük saflıkta metallerin kullanılması bu kalıntıları önemli ölçüde azaltabilir.
Metal imalatında deneyimli eğitimli mühendislerin istihdam edilmesi üretim sürecini geliştirir. Mühendisler, akıllı teknoloji kullanılarak erkenden tespit edilip düzeltilebilen daha az operasyonel ve tasarım hatasına sahip ürünler tasarlayabilir. Üretim süreci boyunca sağlam kalite kontrol önlemlerinin uygulanması esastır. Kalıpların ve ekipmanların düzenli olarak denetlenmesi ve bakımının yapılması, kalıp malzemesi kusurları ve cüruf kalıntıları gibi kusurların tespit edilmesine ve önlenmesine yardımcı olur.
Denetimler sırasında kullanılan gelişmiş teknolojiler olası sorunların erkenden tespit edilmesine yardımcı olabilir. Görüntü tarayıcılar ve bilgisayar programları, üretimden önce operasyonel ve tasarım hatalarını tespit ederek zamanında düzeltmelere olanak tanır. Döküm süreçlerini simüle eden THERCAST® gibi simülasyon teknolojileri, gerçek metal dökümü olmadan döküm parametrelerini optimize ederek cüruf kalıntıları gibi kusur riskini azaltabilir.
Hassas kesim yöntemlerinin kullanılması çelik ürünlerin boyutsal doğruluğunu artırır. CNC kesim ve lazer kesim, hataları ve çapak oluşumunu azaltabilir. Otomatik çapak alma araçları pürüzlü kenarları düzelterek nihai ürün kalitesini artırır. CNC (Bilgisayarlı Sayısal Kontrol) kesim, kesme aletlerini kontrol etmek için bilgisayar yazılımı kullanır ve yüksek hassasiyet ve tutarlılık sağlar.
Kırmızı pas ve lekelenmenin önlenmesi, durulama tankında sızıntı olmamasını sağlamayı ve uygun akümülatör koşullarını sürdürmeyi içerir. Üretim hattının düzenli olarak temizlenmesi ve bakımının yapılması lekelenme ve diğer yüzey kusurlarının önlenmesine yardımcı olabilir. Örneğin, bir çelik üreticisi sıkı bir temizlik programı uyguladıktan sonra kırmızı pas vakalarını 25% oranında azaltmıştır.
Şeritleri ve turları önlemek için doğru haddeleme işlemlerini kullanmak ve kusurların şartlandırılarak giderilmesini sağlamak çok önemlidir. Kontinü döküm makinesindeki segment valslerinin kilitlenmediğinden emin olmak turların önlenmesine yardımcı olur. Bir haddehanede yapılan bir vaka çalışması, haddeleme prosesinin optimize edilmesinin sıyrıkları 15% oranında azalttığını göstermiştir.
Cüruf kalıntılarının önlenmesi, dökme sıcaklığının ve hızının optimize edilmesini içerir. Dökme sırasında türbülansı azaltmak ve kalıp boşluğunun temiz olmasını sağlamak inklüzyonları önlemeye yardımcı olur. Cüruf tutucuların ve dolu bir dökme havuzunun uygulanması da inklüzyon riskini en aza indirir. Cüruf inklüzyonları genellikle döküm işlemi sırasında uzaklaştırılmayan yabancı maddelerden kaynaklanır. Cüruf tutucuların kullanılması bu safsızlıkları etkili bir şekilde yakalayarak nihai ürün kalitesini artırabilir.
Üreticiler bu stratejileri entegre ederek çelik kusurlarının oluşumunu önemli ölçüde azaltabilir, daha kaliteli ürünler ve gelişmiş üretim verimliliği sağlayabilir.
Çelik kusurlarının ele alınması ve giderilmesi, belirli kusur türlerinin, bunların nedenlerinin ve uygun düzeltici eylemlerin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. Burada, çeşitli üretim süreçlerinde karşılaşılan yaygın çelik kusurları için ayrıntılı çözümler ve çareler yer almakta olup, kavramları daha net bir şekilde açıklamak için belirli örnekler ve vaka çalışmaları ile desteklenmektedir.
Büzülme kusurları, düzensiz metal büzülmesi nedeniyle meydana gelir ve yüzeyde çukurlar veya deliklerle sonuçlanır.
Örnek: Bir dökümhane, dökme demir ürünlerinde önemli açık büzülme kusurları yaşadı. Metal akışını iyileştirmek için yolluk sistemini yeniden tasarlayarak ve döküm sıcaklığını artırarak bu kusurları 40% oranında azalttılar.
Sıcak yırtılmalar termal kasılmalar ve uygun olmayan katılaşma süreçlerinden kaynaklanır.
Örnek: Bir çelik fabrikası büyük dökümlerde sıcak yırtılma sorunlarıyla karşılaştı. Birleşme yerlerinde dolgular kullanarak ve kapıları doğru bir şekilde yerleştirerek gerilim konsantrasyonlarını en aza indirdiler ve sıcak yırtılmaları 30% azalttılar.
Soğuk kapatmalar, uygun olmayan yolluk sistemi tasarımı ve düşük metal sıcaklıklarından kaynaklanır.
Örnek: Bir üretici, yolluk sistemini optimize ederek ve dökme sıcaklığını artırarak alüminyum dökümlerde soğuk kesmeleri ortadan kaldırdı ve ürün kalitesinde 25%'lik bir iyileşme sağladı.
Lehimleme hataları arasında kalıp boşluğundaki hasarlar ve uygun olmayan sıcaklıklar yer alır.
Örnek: Bir şirket çinko basınçlı dökümde lehimleme hatalarıyla karşılaştı. Yüksek kaliteli kalıp ayırıcı maddeler kullanarak ve alaşımda yeterli demir içeriği sağlayarak yüzey kalitesini iyileştirdiler ve hataları 20% azalttılar.
Çatlaklar, özellikle dikdörtgen çekme şekillerinde, sıkıştırma alanlarında meydana gelir.
Örnek: Bir otomotiv üreticisi, operasyonlardan önce malzemeyi gerilimden kurtararak çamurluk panellerindeki çatlakları azalttı ve kusurlarda 15%'lik bir azalma elde etti.
Duvar incelmesi, şekillendirme işlemleri sırasında malzeme deformasyonundan kaynaklanır.
Örnek: Bir tedarikçi, daha yüksek R değerlerine sahip malzemeler kullanarak ve şekillendirme parametrelerini ayarlayarak metal boruların kalınlık homojenliğini iyileştirdi ve ürün tutarlılığını 20% artırdı.
Çapaklar körelmiş kesici takımlardan ve yanlış takım hizalamasından kaynaklanır.
Örnek: Bir hassas mühendislik firması, kesici takımları düzenli olarak yeniden bileyerek ve uygun takım hizalamasını koruyarak işlenmiş parçalarda çapak oluşumunu azalttı ve işlem sonrası sürede 30% azalma sağladı.
Yarılma, malzemenin nihai gerilme mukavemeti aşıldığında meydana gelir.
Örnek: Bir sac metal imalatçısı, yüksek gerilimli alanlarda gerilmeyi azaltarak ve minör yönde gerilmeyi artırarak derin çekilmiş parçalardaki yarılmayı azalttı ve verimi 10% artırdı.
Kırışıklıklar, malzeme akışını engelleyen sıkıştırma alanlarından kaynaklanır.
Örnek: Bir metal şekillendirme şirketi, köşelerdeki sıkıştırma kuvvetlerini azaltarak ve daha yüksek R değerlerine sahip malzemeler kullanarak büyük panellerdeki kırışmayı en aza indirdi ve daha pürüzsüz bir yüzey elde etti.
Geri yaylanma, bobin kamberinden veya uygun olmayan takım hassasiyetinden kaynaklanır.
Örnek: Bir bobin işleme tesisi, bombeleşmeyi ortadan kaldırmak için yarılmış bobinler sipariş ederek ve takım hassasiyetini ayarlayarak geri yaylanma sorunlarını ortadan kaldırdı ve ürün doğruluğunu artırdı.
Çeliğe zayıf yapışma ve aşırı ısınma nedeniyle yüzeyde soyulma veya pullanma meydana gelir.
Örnek: Bir galvanizleme tesisi, optimum banyo sıcaklığı ve alüminyum seviyelerini koruyarak yapışmayı iyileştirdi ve soyulmayı azalttı, ürün ömrünü 15% artırdı.
Neme maruz kalma ve kötü depolama koşulları nedeniyle pas oluşur.
Örnek: Bir çelik distribütörü temiz, iyi havalandırılmış bir çalışma alanı sağlayarak ve uygun depolama koşulları sağlayarak pas oluşumunu azaltmış ve ürün kalitesini artırmıştır.
Spesifikasyonları karşılamayan parçalarda, kusurları düzeltmek ve istenen sonuçları elde etmek için yeniden frezeleme, taşlama veya elle finisaj işlemlerini düşünün. Bu düzeltici eylemler, çelik ürünlerin bütünlüğünü ve işlevselliğini geri kazandırarak kalite standartlarını karşılamalarını sağlayabilir.
Aşağıda sıkça sorulan bazı soruların yanıtları yer almaktadır:
Çelik ürünlerde kalite, performans ve güvenliği etkileyen çeşitli kusurlar görülebilir. Yaygın kusurlar yüzey kusurları, iç kusurlar ve mekanik kusurlar olarak sınıflandırılabilir.
Yüzey kusurları, yıkıcı arızalara yol açabilen ve uygun olmayan ısıl işlem, kaynak veya mekanik gerilimden kaynaklanabilen çatlakları içerir. Dikişler, haddeleme veya dövme sırasında oluşan ve çeliği zayıflatan doğrusal kusurlardır. Laminasyonlar, genellikle yanlış haddeleme veya dövme teknikleri nedeniyle çelik katmanları ayrıldığında meydana gelir. Kabuklar, yanlış haddeleme veya dövme nedeniyle yüzeyde oluşan ve çeliğin mukavemetini ve yüzey kalitesini etkileyen kabarık veya çökük alanlardır. Bindirmeler, çeliği zayıflatarak kabarık alanlar oluşturan üst üste binmiş çelik katmanlarıdır. Çukurlar, pullar ve inklüzyonlar gibi diğer yüzey kusurları çeliğin görünümünü ve performansını olumsuz etkileyebilir. Dalga benzeri desenler gibi kenar düzensizlikleri de oluşabilir.
İç kusurlar arasında, üretim sırasında çeliğin içine hapsolmuş metalik olmayan parçacıklar olan, malzemeyi zayıflatan ve çatlak riskini artıran inklüzyonlar bulunur. Gözeneklilik, genellikle yanlış döküm veya kaynak nedeniyle çeliğin sünekliğini ve korozyon direncini tehlikeye atan küçük boşlukları veya oyukları ifade eder. Segregasyon, alaşım elementlerinin eşit olmayan dağılımını içerir ve malzemenin bileşiminde ve mekanik özelliklerinde değişikliklere yol açar.
Mekanik kusurlar, yanlış kullanım, aşırı yükleme veya termal gerilimlerden kaynaklanan ve yapısal bütünlüğü tehlikeye atan eğilme, bükülme veya eğrilme gibi deformasyonları kapsar. Yanlış hizalamalar, hatalı montaj veya kötü imalat uygulamalarından kaynaklanır ve gerilim yoğunlaşmalarına ve potansiyel arıza noktalarına yol açar. Gözeneklilik, eksik füzyon, çatlaklar, alt kesimler ve aşırı sıçrama gibi kaynak kusurları kaynak bütünlüğünü tehlikeye atabilir.
Diğer kusurlar arasında, yapısal bütünlüğü etkileyen ve montajı zorlaştıran eğilme, bükülme veya uzunluk veya genişlikteki farklılıklar gibi boyutsal sapmalar yer alır. Yağ, kir veya boya gibi yabancı maddelerle malzeme kontaminasyonu kaynak bütünlüğünü ve kaplama yapışmasını etkileyebilir. Yetersiz inşaat demiri veya ağ gibi yetersiz takviye, çatlaklar veya çökme gibi yapısal zayıflıklara yol açabilir. Kaplama yapışma sorunları, malzeme safsızlıkları nedeniyle alt tabakayı açığa çıkarabilir. Dalgalı desenler, çizgiler, kabarık noktalar ve yüzey dalgalanmaları veya kırışıklıkları gibi yassı haddelenmiş çelikteki yüzey kusurları, kullanım veya üretim hasarından kaynaklanabilir.
Bu kusurların kalite kontrol, süreç optimizasyonu ve personelin etkin eğitimi yoluyla ele alınması, çelik ürünlerin güvenilirliğini ve uzun ömürlülüğünü sağlamak için çok önemlidir.
Gözle muayene, çelikteki kusurları tespit etmek için temel bir yöntemdir ve kapsamlı bir inceleme sağlamak için hem geleneksel hem de gelişmiş tekniklerden yararlanır. Geleneksel gözle muayene, çıplak gözle doğrudan muayeneyi içerir, bu da uygun maliyetli ve esnektir, ancak denetçi becerisindeki farklılıklar ve düşük görünürlüklü alanların incelenmesindeki sınırlamalar nedeniyle tutarsız olabilir.
Bu sınırlamaları ele almak için gelişmiş görsel denetim teknikleri kullanılır. Açılı ve dağınık aydınlatma gibi ışık geliştirme teknikleri, sırasıyla gölgeler oluşturarak veya net görünümler sağlayarak yüzey düzensizliklerini vurgulamaya yardımcı olur. Floresan Penetrant Denetimi (FPI), çatlaklara sızan ve kusurları ortaya çıkarmak için ultraviyole ışık altında parlayan floresan sıvılar kullanır.
Mikroskobik denetim, küçük kusurları tespit etmek için kameralı endüstriyel mikroskoplar ve görüntü analiz yazılımı kullanır, tahribatsız bir test yöntemi sunar, ancak yetenekli operatörler gerektirebilir. Boreskop muayenesi, iç yapıları incelemek için kullanışlıdır ve çıplak gözle görülemeyen alanların ayrıntılı görünümlerini sağlar.
Otomatik Optik Denetim (AOI) sistemleri hızlı, objektif ve doğru yüzey denetimleri için yüksek çözünürlüklü kameralar, sofistike aydınlatma ve yazılım algoritmaları kullanır. Bu sistemler, yapay zeka ve makine öğrenimi yoluyla sürekli iyileştirmeden yararlanarak kusur tanımlama ve öngörücü bakımı geliştirir.
Makine öğrenimi ve yapay zekanın görüş tabanlı yöntemlere entegre edilmesi, kusur tespiti ve sınıflandırmasını önemli ölçüde iyileştirir. Yapay Sinir Ağları ve Derin Öğrenme gibi modeller büyük veri kümelerini ve çeşitli kusur türlerini verimli bir şekilde ele alır. Standartlaştırma ve kıyaslama, algoritmaları karşılaştırmak için çok önemlidir; veri artırımı ise model performansını artırır. İnsan uzmanlığı, özellikle küçük veri kümelerinde bu modellerin iyileştirilmesi ve doğrulanmasında hayati önem taşımaya devam etmektedir.
Endüstriler, bu görsel denetim tekniklerini gelişmiş teknolojilerle birleştirerek çelik yüzeylerde daha doğru ve verimli kusur tespiti elde edebilirler.
Çelikteki kusurların ana nedenleri, genel olarak malzeme ile ilgili faktörler, süreçle ilgili sorunlar ve çevresel koşullar olarak kategorize edilebilecek çeşitli faktörlere bağlanabilir.
Malzeme ile ilgili faktörler arasında inklüzyonların ve segregasyonun varlığı yer alır. Kapanımlar, malzemelerin eksik erimesi veya döküm sırasında kirlenmeden kaynaklanan, çeliği zayıflatabilen cüruf ve oksitler gibi metalik olmayan parçacıklardır. Segregasyon, manganez, karbon ve sülfür gibi elementlerin döküm sırasında eşit olmayan bir şekilde yoğunlaşarak bileşimde beyaz noktalar ve çatlaklar gibi kusurlara yol açabilecek yerel değişikliklere neden olmasıyla ortaya çıkar.
Süreçle ilgili sorunlar uygun olmayan ısıtma ve soğutma, kötü kalıp tasarımı ve hizalama ile yetersiz dövme ve haddeleme tekniklerini kapsar. Hızlı veya düzensiz soğutma, pullanma ve yüzey çatlaması gibi kusurlara neden olabilirken, yavaş soğutma bu sorunların azaltılmasına yardımcı olabilir. Yanlış hizalanmış veya kötü tasarlanmış kalıplar, doldurulmamış bölümlere ve kalıp kaymalarına yol açabilir. Yetersiz dövme veya haddeleme teknikleri, eşit olmayan deformasyon ve iç gerilim nedeniyle çatlaklara, laminasyonlara ve yüzey düzensizliklerine neden olabilir. Ayrıca, uygun olmayan kaynak ve ısıl işlem çatlaklara ve gözenekliliğe neden olabilir; kaynak metalinin becerisi ve kalitesi çok önemlidir.
Çevresel ve operasyonel faktörler de önemli bir rol oynar. Isıtma sırasında uygun olmayan yüzey temizliği ve oksidatif atmosferler tufal çukurlarına ve oksidasyona yol açarak çeşitli oksitler oluşturabilir. Haddeleme oluklarında olduğu gibi ekipman aşınması ve hasarı ve döküm tozunun yanlış kullanımı yüzey ve iç kusurlara neden olabilir. Üretim sırasında eşit olmayan sıcaklık ve basınç, sürekli çelik döküm ürünlerinde boylamasına, enine ve köşe çatlaklarına neden olabilir.
Katkıda bulunan diğer faktörler arasında, işleme sırasında yüzey çatlamasına ve iç yırtılmaya yol açan, genellikle tutarsız soğutma ve düzensiz deformasyonla daha da kötüleşen aşırı mekanik stres yer alır. Soğuk hava gibi hava koşulları da haddeleme işlemleri sırasında çatlak oluşumunu etkileyebilir.
Üreticiler bu nedenleri anlayarak, kusurları en aza indirecek ve çelik ürünlerin kalitesini ve bütünlüğünü sağlayacak önlemler alabilirler.
Üreticiler, üretim sürecinin çeşitli aşamalarında uyguladıkları birkaç temel stratejiyle çelik ürünlerdeki kusurları önleyebilirler. İlk olarak, hammadde kalitesinin sağlanması çok önemlidir. Bu, tedarikçilerle açık iletişim ve hesap verebilirliğin yanı sıra boyutları, standartları ve kaliteleri doğrulamak için sağlam bir gelen malzeme denetim sürecini içerir.
Ekipmanın düzenli bakımı, hem önleyici hem de arıza bakımı dahil olmak üzere arızaları önlemek için hayati önem taşır. Rutin kontroller ve bakım, ekipmanın doğru şekilde çalışmasını sağlayarak kusur riskini azaltır. Örneğin, kaynak ekipmanının temizlenmesi ve CNC makine bıçaklarının bilenmesi kusurları önemli ölçüde azaltabilir.
Döküm proseslerinde uygun kalıp tasarımı ve hazırlığı esastır. Bu, gaz sıkışmasını önlemek için yeterli havalandırmanın sağlanmasını, yüksek kaliteli kalıp malzemelerinin kullanılmasını ve sıcaklık ve dökme hızı gibi döküm parametrelerinin kontrol edilmesini içerir. Aşınma ve bozulmayı önlemek için kalıpların düzenli bakım ve muayenesi gereklidir.
Döküm hatalarını önlemek için eritme ve dökme uygulamalarının dikkatli bir şekilde yönetilmesi gerekir. Dökme sıcaklığının kontrol edilmesi, vakum destekli döküm gibi tekniklerin kullanılması ve erimiş malzemenin kimyasal bileşiminin değiştirilmesi gaz gözenekliliği gibi sorunları azaltabilir. Uygun yolluk düzenekleri, homojen soğumayı ve katılaşmayı kolaylaştırarak soğuk kapanma ve yanlış çalışma gibi kusurları önler.
Yüzey kusurlarını önlemek için yüzey hazırlığı ve koruması önemlidir. Temiz ve iyi havalandırılan bir çalışma alanının korunması, yüksek kaliteli malzemelerin kullanılması ve galvanizleme gibi işlemlerde uygun yapışmanın sağlanması esastır. Üretim, depolama ve nakliye sırasında düzenli denetim, olası sorunların erkenden tespit edilmesine yardımcı olur.
Standart çalışma talimatlarının uygulanması, operatörlerin görevleri nasıl yerine getireceklerini ve beklenen sonuçları bilmelerini sağlayarak tahminleri azaltır. Koordinat ölçüm makineleri veya görüş kameraları kullanmak gibi kalite kontrol önlemleri, kusurların erken tespit edilmesine ve üretim verimliliğinin korunmasına yardımcı olur.
Malzemelerin uygun şekilde taşınması ve depolanması kusurları önleyebilir. Yüksek mukavemetli, küçük tane boyutlu, düşük geçirgenlikli kum kullanılması ve kumun sert bir şekilde sıkıştırılması metal penetrasyonunu önler. Kalıpların ve maçaların kullanılmadan önce kurutulması ve kuru olarak saklanması gaz gözenekliliğini önler.
Soğutma ve katılaşma sürecini kontrol etmek kritik önem taşır. Kalıp tasarımında büzülme paylarının hesaba katılması ve dahili soğutucular, soğutma nervürleri veya bobinlerle yerel ısı dağılımının artırılması, büzülme boşluklarını önleyebilir.
Üreticiler bu stratejileri uygulayarak çelik ürünlerdeki kusurları önemli ölçüde azaltabilir ve nihai ürünlerde daha yüksek kalite ve güvenilirlik sağlayabilir.
Çelik kusurlarının onarımı çeşitli metodolojiler ve hususlar içerir. Kaynakla onarım, küçük kusurların giderilmesi, bileşenlerin kurtarılması ve prototip modifikasyonlarının yapılması için uygundur. Kusurların giderilmesi, ön ısıtma ve uygun kaynak teknikleri etkili onarımlar için çok önemlidir. Kaynak bütünlüğünü sağlamak için tahribatsız testler yapılmalıdır. Kritik uygulamalar için yeniden döküm gerekli olabilir. Yapısal çelik onarımı, bütünlüğü ve işlevselliği korumak için görsel inceleme, kaynak, cıvatalama ve güçlendirme tekniklerini içerir.
Çelik kusurlarının çeliğin fiziksel özellikleri üzerindeki spesifik etkileri temel olarak aşağıdaki hususları içerir:
Sertlik ve plastiklikteki değişiklikler: Belirli faktörlerden etkilenen çeliğin mukavemeti artabilir, ancak aynı zamanda plastisite ve tokluk azalır, bu da sertleşme olarak bilinen bir fenomen olan kırılganlığın artmasına neden olur. Bu tipik olarak tekrarlanan yükler altında, elastik limit arttığında ve plastik aşamaya girdiğinde meydana gelir.
Aşınma direnci ve yorulma direnci üzerindeki etkiler: Yüzey kalitesi kusurları sadece sıcak haddelenmiş şerit çeliğin estetik görünümünü etkilemekle kalmaz, aynı zamanda aşınma ve yorulma direnci de dahil olmak üzere mekanik özellikleri ve korozyon direnci üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilir.
Takım aşınması ve pürüzsüz olmayan yüzeyler: Malzemede gevşeklik olması, ondan yapılan takımlarda aşırı aşınmaya ve pürüzsüz olmayan yüzeylere yol açabilir. Bu nedenle, takım çeliğinin kabul edilebilir gevşeklik seviyesi için katı gereksinimleri vardır.
Mikroyapı ve kusurların dağılımı: Çeliğin tokluğu, kimyasal bileşimden ziyade öncelikle mikroyapı ve kusurların dağılımına (yoğunlaşmış kusurlardan kaçınma) bağlıdır. Tokluk, ısıl işlemden sonra önemli değişikliklere uğrar.
Tavlama ve normalleştirme işleminin etkileri: Tavlama çeliğin sertliğini azaltabilir, plastisiteyi iyileştirebilir, taneleri rafine edebilir, döküm, dövme ve kaynaktan kaynaklanan yapısal kusurları ortadan kaldırabilir, çeliğin yapısını ve bileşimini homojenleştirebilir ve çelikteki iç gerilimi ve iş sertleşmesini hafifletebilir. Normalizasyonun büyük dökümler, dövme parçalar ve kaynaklar üzerinde de benzer etkileri vardır.