फ्रैक्टोग्राफी: Difference between revisions
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फ़्रैक्टोग्राफी सामग्री की फ्रैक्चर सतहों का अध्ययन है। विशेष रूप से उत्पाद विफलता और फोरेंसिक इंजीनियरिंग या विफलता विश्लेषण के अभ्यास में इंजीनियरिंग संरचनाओं में विफलता का कारण निर्धारित करने के लिए फ्रैक्टोग्राफिक विधियों का नियमित रूप से उपयोग किया जाता है। सामग्री विज्ञान अनुसंधान में, सैद्धांतिक दरार वृद्धि समीकरण व्यवहार को विकसित करने और मूल्यांकन करने के लिए फ्रैक्टोग्राफी का उपयोग किया जाता है।
फ्रैक्टोग्राफिक परीक्षा के उद्देश्यों में से एक खंडित सतह की विशेषताओं का अध्ययन करके विफलता का कारण निर्धारित करना है। विभिन्न प्रकार की दरार वृद्धि (जैसे थकान (सामग्री), तनाव जंग क्रैकिंग, हाइड्रोजन उत्सर्जन) सतह पर विशिष्ट विशेषताएं उत्पन्न करती हैं, जिनका उपयोग विफलता मोड की पहचान करने में मदद के लिए किया जा सकता है। क्रैकिंग का समग्र पैटर्न एक दरार की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है, हालांकि, विशेष रूप से सिरेमिक और कांच जैसी भंगुर सामग्री के मामले में।
उपयोग
फ्रैक्टोग्राफी फोरेंसिक इंजीनियरिंग, फोरेंसिक सामग्री इंजीनियरिंग और फ्रैक्चर यांत्रिकी में व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है, जो विफलताओं के कारणों को समझने के लिए और वास्तविक जीवन विफलताओं के साथ सैद्धांतिक विफलता की भविष्यवाणी को सत्यापित करने के लिए भी है। यह फोरेंसिक विज्ञान में टूटे हुए उत्पादों का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिन्हें हथियार के रूप में इस्तेमाल किया गया है, उदाहरण के लिए टूटी हुई बोतलें। इस प्रकार एक प्रतिवादी यह दावा कर सकता है कि एक बोतल दोषपूर्ण थी और गलती से टूट गई जब उसने हमले के शिकार को प्रभावित किया। फ्रैक्टोग्राफी आरोप को झूठा दिखा सकती है, और पीड़ित पर जानबूझकर हमला करने के लिए टूटे हुए सिरे को हथियार के रूप में इस्तेमाल करने से पहले बोतल को तोड़ने के लिए काफी बल की आवश्यकता होती है। शीशे की विंडस्क्रीन या खिड़कियों में गोली के छेद भी प्रभाव की दिशा और प्रक्षेप्य की ऊर्जा का संकेत दे सकते हैं। इन मामलों में, एक दरार की विशिष्ट विशेषताओं के बजाय, घटनाओं के अनुक्रम के पुनर्निर्माण के लिए क्रैकिंग का समग्र पैटर्न महत्वपूर्ण है। फ्रैक्टोग्राफी यह निर्धारित कर सकती है कि क्या ट्रेन के पटरी से उतरने का कारण एक दोषपूर्ण रेल था, या यदि विमान के एक पंख में दुर्घटना से पहले थकान की दरारें थीं।
फ़्रैक्टोग्राफी का उपयोग सामग्री अनुसंधान में भी किया जाता है, क्योंकि फ्रैक्चर गुण अन्य गुणों और सामग्री की संरचना के साथ सहसंबद्ध हो सकते हैं।
फ़ीचर पहचान
उत्पत्ति
फ़्रैक्टोग्राफी का एक महत्वपूर्ण उद्देश्य क्रैकिंग की उत्पत्ति की स्थापना और जांच करना है, क्योंकि उत्पत्ति पर परीक्षा से क्रैकिंग के कारण का पता चल सकता है। क्रैकिंग की सीमा, संभावित मोड और संभावित उत्पत्ति की पहचान करने के लिए कम शक्ति ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी और तिरछी प्रकाश तकनीकों का उपयोग करते हुए प्रारंभिक फ्रैक्टोग्राफिक परीक्षा आमतौर पर एक मैक्रो पैमाने पर की जाती है। लोडिंग पैटर्न ज्ञात होने पर ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी या माइक्रोफ़ोटोग्राफ़ी अक्सर विफलता की प्रकृति और दरार की शुरुआत और वृद्धि के कारणों को इंगित करने के लिए पर्याप्त होती है।
सामान्य विशेषताएं जो दरार की शुरुआत का कारण बन सकती हैं, वे हैं समावेशन (खनिज), गुहिकायन या सामग्री में खाली छेद, संदूषण और तनाव सांद्रता।
थकान दरार विकास
टूटे क्रैंकशाफ्ट की छवि से पता चलता है कि घटक निचले केंद्र में बल्ब के पास सतह दोष से विफल हो गया। उत्पत्ति के पास अर्ध-वृत्ताकार निशान, थकान (सामग्री) के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया द्वारा बल्क सामग्री में एक दरार को बढ़ने का संकेत देते हैं। क्रेंकशाफ्ट हैचर्स भी दिखाता है, जो फ्रैक्चर सतहों पर रेखाएं हैं जिन्हें फ्रैक्चर की उत्पत्ति का पता लगाया जा सकता है। दरार के विकास के कुछ तरीके सतह पर विशिष्ट निशान छोड़ सकते हैं जो दरार के विकास और मैक्रो स्केल पर उत्पत्ति की पहचान करते हैं उदा। थकान दरारों पर समुद्र तट के निशान या स्ट्राइप (थकान)।
माइक्रोस्कोपी
सूक्ष्मदर्शी का उपयोग दीक्षा बिंदु और तंत्र को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है जो दरार वृद्धि का कारण बना। जानकारी फ्रैक्चर सतह की छवियों से प्राप्त की जा सकती है जिसे फ्रैक्टोग्राफ के रूप में जाना जाता है और आरेखों के निर्माण में उपयोग किया जाता है। एक योजनाबद्ध फ्रैक्चर सतह मानचित्र का उपयोग सतह पर सुविधाओं को अलग करने और पहचानने के लिए किया जा सकता है जो दिखाते हैं कि उत्पाद कैसे विफल हुआ। ऐसा नक्शा सूचना को प्रस्तुत करने का एक मूल्यवान तरीका हो सकता है जो स्पष्ट रूप से दिखाता है कि दरार कैसे शुरू हुई जो समय के साथ बढ़ती गई।
[[यु एस बी माइक्रोस्कोप]]ी
यूएसबी माइक्रोस्कोप फ्रैक्चर सतह सुविधाओं की जांच के लिए विशेष रूप से उपयोगी होते हैं क्योंकि वे हाथ से पकड़े जाने के लिए काफी छोटे होते हैं। विभिन्न प्रकार के कैमरा आकार और रिज़ॉल्यूशन कम कीमत पर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। कैमरा केबल USB प्लग के माध्यम से कंप्यूटर में प्लग किया जाता है और ऐसे अधिकांश डिवाइस एलईडी रोशनी द्वारा आपूर्ति किए गए कैमरे पर रोशनी के साथ आते हैं।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
कई मामलों में, फ्रैक्टोग्राफी को एक बेहतर पैमाने पर परीक्षा की आवश्यकता होती है, जिसे आमतौर पर स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप या एसईएम में किया जाता है। रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की तुलना में बहुत अधिक है, हालांकि आंशिक वैक्यूम में नमूनों की जांच की जाती है और रंग अनुपस्थित होता है। बेहतर एसईएम अब निकट वायुमंडलीय दबावों पर परीक्षा की अनुमति देता है, इसलिए जैविक उत्पत्ति जैसे संवेदनशील सामग्रियों की जांच की अनुमति देता है। SEM विशेष रूप से तब उपयोगी होता है जब ऊर्जा फैलाने वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी या EDX के साथ जोड़ा जाता है, जिसे माइक्रोस्कोप में किया जा सकता है, इसलिए नमूने के बहुत छोटे क्षेत्रों का उनकी मौलिक संरचना के लिए विश्लेषण किया जा सकता है।
उदाहरण
स्तन प्रत्यारोपण
एक कस्प (विलक्षणता) बनता है जहां भंगुर दरारें मिलती हैं, जैसा कि एक विफल कैथिटर (सीपी) की तस्वीर पर दिखाया गया है। पुच्छल सिलिकॉन रबर में एक स्तन प्रत्यारोपण पर कैथेटर की भंगुर विफलता से बना था। दरारों का मूल बायीं ओर कंधे पर है। ऐसी विशेषताओं की पहचान करने से अध्ययन की जा रही सतह का एक खंडित सतह नक्शा बनाया जा सकेगा। ओवरलोड के कारण इम्प्लांट विफल हो गया, लगाए गए सभी भार कैथेटर और नमक के घोल वाले बैग के बीच के कनेक्शन पर केंद्रित हो गए। नतीजतन, रोगी ने इम्प्लांट से द्रव के नुकसान की सूचना दी, और इसे शल्य चिकित्सा से निकाला गया और बदल दिया गया।
विफल स्तन प्रत्यारोपण कैथेटर के मामले में, दरार का रास्ता बहुत सरल था, लेकिन कारण अधिक सूक्ष्म था। आगे की स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ने बैग और कैथेटर के बीच कई माइक्रोक्रैक दिखाए, यह दर्शाता है कि दो घटकों के बीच चिपकने वाला बंधन समय से पहले विफल हो गया था, शायद दोषपूर्ण निर्माण के माध्यम से। बैग और कैथेटर दोनों के निर्माण की सामग्री, सिलिकॉन रबर एक शारीरिक रूप से कमजोर इलास्टोमेर है, और उत्पाद डिजाइन को सामग्री की कम आंसू या कतरनी ताकत की अनुमति देनी चाहिए।
समुद्री गश्ती विमान
लोअर विंग प्लैंक के फास्टनर होल में एक गैर-महत्वपूर्ण दरार आ गई। प्लैंक को 3.2 मिमी मोटे AA7075-T6 एल्यूमिनियम मिश्र धातु से बनाया गया था। दरार का पता लगाने का समय और विमान की गिनती accelerometer | जी-मीटर ने जांचकर्ताओं को उपयोग से विमान पर भार का पता लगाने की अनुमति दी। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप पर दरारें थकान (सामग्री) के सबूत और पैटर्न दिखाती हैं। कुछ दरारें बड़ी होने और अन्य की लंबाई और चौड़ाई में छोटी होने के कारण थकान की सीमा उत्तरोत्तर बदतर होती गई, जो कभी-कभी बल को 2> g से अधिक मजबूत होने का संकेत देती है। जी-मीटर ने दिखाया कि विमान ने 2,500 उड़ानें भरीं, जिसमें जी-बल और त्वरण कभी-कभी 2 जी से अधिक था। यह निर्माता के लिए विज्ञापित अधिकतम से अधिक था।[1] निष्कर्ष यह था कि पुराने या आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले विमानों पर थकान और दरारों का नियमित रूप से निरीक्षण किया जाना चाहिए।[1]अध्ययन में विमान पर उपयोग किए जाने वाले क्वांटिटेटिव फ्रैक्टोग्राफी के नए तरीके भी पाए गए, जो लोड इतिहास (इस मामले में जी-मीटर) की तुलना करते हैं और विभिन्न दबाव, चक्र और तापमान के साथ प्रयोगशाला सेटिंग में थकान का अनुभव करने वाले मिश्र धातु के रिकॉर्ड की तुलना करते हैं। अध्ययन ने एक मॉडल बनाने के लिए दरारों के डेटाबेस का उपयोग किया जो बलों और दरार की प्रगति की भविष्यवाणी करता है।
यह भी देखें
- शंक्वाकार अस्थिभंग
- थकान (सामग्री)
- असफलता विश्लेषण
- फोरेंसिक इंजीनियरिंग
- फोरेंसिक सामग्री इंजीनियरिंग
- भंग
- फोरेंसिक पॉलिमर इंजीनियरिंग
- फोरेंसिक विज्ञान
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 Goldsmith, N. T.; Wanhill, R. J. H.; Molent, L. (2019-02-01). "थकान की मात्रात्मक फ्रैक्टोग्राफी और एक व्याख्यात्मक केस स्टडी". Engineering Failure Analysis (in English). 96: 426–435. doi:10.1016/j.engfailanal.2018.10.013. ISSN 1350-6307. S2CID 139907051.
- Lewis, Peter Rhys, Reynolds, K, and Gagg, C, Forensic Materials Engineering: Case studies, CRC Press (2004).
- Mills, Kathleen Fractography, American Society of Metals (ASM) handbook, volume 12 (1991).
- N.T. Goldsmith, R.J.H. Wanhill, L. Molent, Quantitative fractography of fatigue and an illustrative case study, Engineering Failure Analysis, volume 96 (February 2019) Pages 426–435.
श्रेणी: अस्थिभंग यांत्रिकी श्रेणी:यांत्रिक विफलता श्रेणी: फोरेंसिक अनुशासन श्रेणी: सामग्री गिरावट
