Definitia si necesitatea unei expertizeExpertiza = cercetare facuta de un expert la cererea unui organ judiciar sau de urmarirepenala. Se materializeaza printr-un raport care cuprinde cercetarile expertului.
Expert = persoana care poseda cunostiinte deosebite intr-un anumit domeniu, specialistde inalta calificare. Persoana insarcinata a face o expertiza.
Scopul unei expertize este de a rezolva anumite probleme intr-un domeniu specific.
In cadrul unei expertize: - se definesc problemele- se propune o ipoteza
- se colecteaza datele- se testeaza ipoteza
- se trag concluziile
Exista mai multe tipuri de expertize: tehnica, medicala, sociologica, etc.
Expertiza tehnica se aplica in domeniul materialelor. Ce este un material ? Parteaesentiala constituirii unui produs. Ca materiale ingineresti se folosesc la ora actuala:materiale metalice, materiale ceramice, materiale polimerice si materiale compozite .Ponderea cea mai mare o au materialele metalice.
Fig. 1 Model de rezolvare a problemei
Etapele majore pentru definirea proceselor in modelul de rezolvare a problemei:
1. Identificarea descrierea situatiei curente definirea problemelor in ceea ce priveste simptomele (sau indicatorii) determinarea impactului problemelor asupra componentei, produsului, sistemului
sau clientului stabilirea unui obiectiv colectarea de date pentru evaluarea/masurarea problemei.
Identificare
Determinare cauza
Dezvoltare de masuri
corective
Validare si verificare actiuni
corective
Standardizare
2. Determinarea cauzei analiza problemei in vederea identificarii cauzei
3. Dezvoltarea de masurari corective listarea soluțiilor posibile pentru a atenua și preveni repetarea problemei generarea de alternative elaborarea unui plan de implementare
4. Validarea și verificarea acțiunilor corective testarea actiunilor corective intr-un studiu pilot eficacitatea masurii de schimbare validarea imbunatatirilor se verifica dacă problema este corectată și îmbunătățește satisfacția clienților
5. Standardizare includerea masurilor corective în sistemul de documentare standard a companiei ,
organizatiei sau industriei pentru a preveni repetarea în produse sau sistemesimilare
monitorizarea schimbarilor pentru a asigura eficacitate.
Obs. Al doilea pas în modelul de rezolvare a problemelor, determinarea cauzei, este unproces foarte important. Soluții pentru a preveni repetarea problemelor nu pot fidezvoltate fără identificarea cauzei.
Analiza sistematică a avariilor echipamentelor dezvăluie cauzele fizice care seîncadrează în una din cele patru categorii fundamentale:
A. deficientele de proiectareB. defectele de materialC. defectele de fabricare/instalareD. anomalii in timpul exploatarii
O reprezentare grafică efectiva a impactului defectelor asupra duratei de de exploatarea unei componente sau sistem este prezentata în diagrama ciclului de viata (Fig. 2).
Diagrama este construita prin trasarea duratei de utilizare a componentelor care au caracteristici specifice în proiectare, în raport cu gradul de severitate al condițiilor de exploatare care se anticipează pentru o aplicatie.
Aceste caracteristicile includ rezistența mecanica, rezistența la coroziune, condițiile detratament termic, dimensiunea defectelor, finisajul suprafetei, raza de îndoire, porozitate (de exemplu, la turnare), gradul de sensibilizare,etc.
Fig. 2 Diagramaciclul de viata
A. Deficientele de proiectare pot include: geometrii necorespunzatoare (ex. la pregatirea rostului pt. sudare) concentratori de tensiuni cauzate de crestaturile excesiv ascuțite (ex. In pana de pe
arbori) sau raze insuficiente tensiuni reziduale neprevazute asociate cu tratamentul termic la configurații
proiectate cu geometrii complexe, sau tensiuni aparute in procesul de asamblare depiese cu configurații care conțin interferențe nedorite.
tratamente de suprafata necorespunzatoare selectia unui material care este incapabil să asigure proprietatile adecvate pentru
aplicatia dorita (incluzand rezistenta mecanica, rezistenta la oboseala, rezistenta lacoroziune, rezistenta la temperaturi ridicate, etc)
anizotropia materialelor
Cresterea duratei de viata Ciclu de viata
Distrugere prematura
Conditii de exploatare anticipate
Prototip
Model 1
Model 2
Model 3
Cre
stea
seve
rita
tii c
ondi
tiilo
r de
exp
loat
are
B. Defecte de material sunt imperfectiuni inacceptabile sau discontinuitati in materialecare influenteaza/afecteaza performanta produselor sau sistemelor.
Unele dintre tipurile clasice de discontinuitati in materiale care au fost identificate cafactori cauzatori de defectiuni includ:
Turnate Porozitati, micro contractii,retasuri, segregatii, tendintade a dizolva gaze, incluziuni
Placi si table Fisurari la margini, laminari, fulgi/exfolieri
Extrudate si produse trase Fisurari la margini, ecruisari, denivelari, crapaturi centrale
C. Defectele de fabricare/instalareFabricarea se referă la procesul de creare a unui produs conform documentatie tehnicesi folosind materii prime in general intr-o fabrică.Cateva exemple de astfel de anomaliiaparute in cadrul fabricarii/instalarii unui produs sunt enumerate in continuare
Procese de indepartare a metalelor fisuri cauzate prelucrarii abuzive vibratii in timpul aschierii modificari microstructurale din cauza sculelor neascutite supraincalziri in timpul slefuirii atac intergranular electrochimic in timpul prelucrarii fisurari din cauza tensiunilor interne cauzate de supraincalziri
Procedee de prelucrare a metalelor fisurari, rupturi sau gaturi ca urmare a deformarii plastice incretiri din cauza laminarii/roluirii urme lasate de scule si zgarieturi in timpul prelucrarii rupturi de suprafata fisuri provocate de tensiuni reziduale din timpul forjarii modificari microstructurale din cauza forfecarii, stantarii, perforarii crapaturi si fisuri in timpul prelucrarii cu alice metalice coroziune fisuranta datorata folosirii necorespunzatoare a lubricantilor la matritare
Tratamente termice cresterea grauntilor transformari de faze incomplete fisurari la racire decarburare martensita nerevenita fragilizare la revenire precipitari inadecvate neomogenitati in structura pierderea proprietatilor din cauza supraincalzirii
Sudare lipsa de fuziune fragilizarea zonei influnetate termic (ZIT) tensiuni interne in ZIT incluziuni de zgura cratere in zona de fuziune la final fisurare la cald fragilizare prin hidrogen ca urmare a umezelii
Curatare/Finisare coroziune din cauza curatarii inadecvate inainte de vopsire atac intergranular sau fragilizare prin hidrogen din cauza curatarii cu acid fragilizare prin hidrogen in timpul acoperirii galvanice
Asamblare in fabrica/Instalare la fata locului nealiniere piese lipsa/gresite imbinare necorespunzatoare sistem de prindere necorespunzator scule/unelte necorespunzatoare preparare suprafete necorespunzatoare
D. Anomalii in timpul exploatariiDurata de viață a unui sistem de componente sau este puternic dependentă decondițiile în care produsul operează în serviciu.Durata de viață a unui produs include funcționare, întreținere, inspecție, reparație șimodificare.Defecțiunile cauzate de anomalii care pot aparea in timpul exploatarii sunt legate deprocesul de proiectare, achizitia de materiale, și fabricarea de produse
In general degradarea unui material este cauzata de cele trei fenomene principale :coroziune, oboseala, si uzura. La toate acestea adaugandu-se prezenta defectelor.Cele mai frecvente defecte de material sunt de tipul fisurilor, exfolierilor, pori, etc
In urma degradarii unui material poate apare AVARIA.Avaria presupune iesirea din functiune a unei masini, a unui utilaj, a unei instalatii caurmare a aparitiei unor defectiuni in conditiile unor solicitari complexe si mai ales autilizarii peste durata de viata cand defectele apar cu o probabilitate mai ridicata.
Obs. In afara de degradarile de material la aparitia unei avarii mai pot contribui si erorilede proiectare si de exploatare.Ca efecte ale unei avarii pot sa apara accidentele silitigiile.Expertizarea (analizarea) avariilor permite pe de o parte prevenirea unor noi avarii prinestimarea duratei de viata a instalatiilor sau poate avea un rol de constatare in scopulcunoasterii si corectarii defectelor de material.
Expertizarea unei avarii are ca avantaje: posibilitate de prevenire a unor avarii ulterioare; permite estimarea si validarea deciziilor luate in procesul de proiectare si permite
estimarea selectiei materialelor utilizate; permite evaluarea corectitudinii proceselor tehnologice da posibilitatea de stabilire a unor responsabilitati.
Atentie Analiza de material este o proba in instanta iar opinia specialistului poate fiimportantaCauzele principale ale avariilor ar fi: avarii datorate unor defecte observate de la exterior avarii datorate unor defecte din interior avarii datorate unor solicitari peste limita de rezistenta a materialului.
La expertizarea tehnica a unui material respectiv analiza unei avarii se pornesteintotdeauna de la stabilirea compozitiei chimice a materialului si de la analizamicrostructurii.
Notiuni de metalografie
Metalografia se refera la studiul acelor aspecte structurale care pot fi examinate prinmicroscopie. Definitia poate fi extinsa atunci alte tehnici de investigare pot contribui lafurnizarea de informatii pertinente despre structura materialelor. Ex. Analiza cu raze Xpoate furniza informatii asupra fazelor care sunt observate la microscop dar a carornatura nu poate fi determinata decat prin microscopie.
In functie de scara de examinare a structurii intalnim urmatoarele aspecte:
•structura macroscopica (macrostructură), adică examinarea cu ochiul liber sau laputeri de mărire ce nu depăşesc 30-40 ori, a neomogenităţilor existente în material, adefectelor care distrug compactitatea acestuia, a modului de rupere, etc
•structura microscopica (microstructura) adică evidenţierea prin microscopie opticăsau electronică a naturii, formei, mărimii şi distribuţiei fazelor apărute în interiorul saupe limitele grăunţilor cristalini ai unui material.
•structura fină care defineşte modul de aranjare a atomilor în spaţiu: structuracristalina sau amorfa
•structura individuala a atomilor se refera la atom, nucleu, etc.
Fig. 3 Tipurile de structuri şi ordine de mărime
Instrumentul cel mai familiar al metalografiei este microscopul optic metalografic, cu putere de mărire de la ~ 50-1000 x și capacitatea de a rezolva caracteristicimicrostructurale cu rezolutii de ~ 0,2 microni sau mai mari.Alt instrument major de examinare folosit in metalografie este microscopulelectronic, care poate fi prin baleiaj MEB sau prin transmisie MET.
Obiectivul acestor instrumente este de a descoperi cu precizie structura materialului la suprafață a unei probe și / sau dintr-o probă secțiune transversală.
Principalele aspecte care pot fi vazute prin analiza metalografica sunt: impefectiuni cristaline care pot fi defecte punctiforme de tipul vacantelor,
insertiilor, impuritatilor; defecte liniare de tipul dislocatiilor; defecte de modelare; defecte zonale care pot fi defecte de impachetare si subliniate de graunti precipitari de faze linii de alunecare
Componenta granulara ce se poate observa la microscopul optic metalografic =structura materialului.Grauntii au in general o structura celulara si sunt delimitati de limitele de graunti.
Grauntii sunt cristale mici care formeaza un agregat cristalin. Examinarea grauntilor se face in mod normal in doua dimensiuni. Ca si caracteristici grauntele se caracterizeaza prin marime, forma si anitotropia formei (orientare).
Principalele forme de graunti care sunt observati prin analiza metalografica sunt: graunti de tip columnar – caracteristici pentru procesele de solidificare
(turnare, cusatura imbinarii sudate, etc), au o forma alungita cauzata de cresterea unidirectionala
graunti echiaxiali –apar in urma proceselor de solidificare cu viteza de racire mica
graunti deformati aparuti la deformarea plastica la rece formatiuni de graunti de tip duplex cand apar zone cu graunti mai mari si mai
mici
Maclele apar in interiorul grauntilor datorita proceselor de crestere sau in timpul deformarii.
Structurile multifazice se intalnesc atunci cand 2 sau mai multe faze apar in aceeasi examinare microstructurala si este cazul cel mai raspandit.
Textura – apare atunci cand in interiorul grauntelui apare o orientare preferentiala a retelei cristaline.
In functie de procesul prin care s-a obtinut structura se pot pune in evidentamicrostructuri tipice de solidificare, de deformare si recoacere si respectivde tratament termic (rezultat in urma unor transformari de faza in staresolida).
De exemplu, secțiunea transversala taiata dintr-o componentă sau probă poat fi examinata macroscopic prin microscopie optica în scopul de a descoperi diferite caracteristici macrostructurale importante cum ar fi: directia de curgere a materialului la piesele forjate structurile de solidificare în produse turnate caracteristici ale unei imbinari sudate, inclusiv adâncimea de penetrare,
dimensiunea zonei de difuzie, numărul de treceri, dimensiunea zonei afectate termic, precum și tipul și densitatea imperfecțiunilor dinsudură
marimea și distribuția incluziunilor de dimensiuni mari imperfecțiuni de fabricație, cum ar fi suprapuneri, cute in cazul
produselor deformabile porozitate si retasura in cazul produselor turnate adancimea si uniformitatea un strat durificat intr-un produs calit
Examinarea macroscopică a suprafe țe unei componente este, de asemenea, esentialain evaluarea stării unui material sau pentru a afla cauza eșecului. Aceasta poate include: caracterizare macrostructala a suprafetelor de rupere pentru a identifica locul
amorsarii fisurii si schimbarile aparute in procesul de propagare al fisurii evaluari ale rugozitatii, texturii dupa slefuire, si unghiurilor de honuit evaluarea integritatii straturilor acoperire si a uniformitatii acestora determinarea locului de uzura si a raspandirii acestuia estimarea deformarii plastice asociate cu diverse procedee mecanice determinarea gradului si formei de atacului coroziv incluzand pitting, crapaturi,
coroziune uniforma și coroziune eroziune evaluarea tendintei pentru oxidare asocierea avariilor cu suduri, aliaje de lipit, și alte operațiuni de prelucrare
Zone caracteristiceunei imbinari
sudate
MB ZIT CS
Zone caracteristice unei piese turnate
Zona
centrala Zona
columnara Zona
columnara Zona de racire
Zona de racire
Peretele cochilei
Peretele cochilei
Componenta rupta in bucati
Zone/urme radiale tipice pentrupropagarea fisurii (mai rapid la suprafata )
Zone/urme in zig zag tipice pentru propagareafisurii (mai rapid sub suprafata )
Directia de curgere a materialului in urma forjarii unui carlig
Structura cu graunti poliedrici si macle
Structura de turnare dendritica
Porozitate Structura macrogranulara Incluziuni de oxizi
Precipitari la limita de graunte
Rupereintergranulara
Ruperetransgranulara
Rupere ductila in cazulunei fonte cenusii
ConcluzieCunoasterea acestor structuri poate furniza informatii importante legate de traseul
