سبب كسر هزازة ماكنة الديزاماتك

Abstract

الخلاصة إن كسراً قد حصل بعد ظهور الشقوق ونموها في جسم الهزازة بعد مرور أكثر من ( 10 ) عشر سنوات على تشغيلها وحصول الكسر النهائي فيها , قادنا للبحث في أسباب حدوث كسر الهزازة وهي عديدة منها : 1- الاختيار الخاطئ لمعدن الهزازة حيث لايتلائم و ظروف عمل الهزازة . 2- عدم إجراء عملية المراجعة كمعاملة حرارية للهزازة في درجة حرارة حوالي 500 C˚ . 3- خطأ في تصميم هيكل الهزازة . 4- ظروف عمل واستخدام غير صحيح لاشتغال الهزازة. حيث تبين أن معدن الهزازة مصنوع من الفولاذ من نوع ( ST 37 ) والذي خضع لعملية المراجعة كمعاملة حرارية وبدرجة حوالي ( 500 C˚ ) أما سمك المعدن فهو ( 12 ملم ) وهو سمك ملائم لسمك الهزازة . إن ظروف العمل والاستخدام غير الصحيح كحشر الإنتاج فوق الهزازة أدى إلى تعرضها لأجهادات وأحمال فوق طاقتها التصميمية حيث انتشرت الشقوق خلال العشر سنوات وبالتالي حدوث الكسر النهائي وهو مايعرف بفشل الكلال وهو نوع من أنواع الفشل الميكانيكي الذي تتعرض له المواد الهندسية والتراكيب الميكانيكية المتحركة . المفتاح : سبب كسر هزازة ماكنة الديزاماتك في مصنع المسبك. المقدمة عند اشتغال الهزازة يتعرض معدنها إلى اجهادات متكررة بسبب الحركات الاهتزازية المصاحبة لعملها ومرور الإنتاج فوقها ,وهذه الإجهادات ( σy ) تؤدي إلى حدوث شق ثم انتشاره تدريجيا حتى يحصل الكسر النهائي أو فشل الكلال . أن نمو الشقوق في معدن الهزازة يحتاج إلى طاقة هي ( Gc=σ2πa/2 )حيث تتولد هذه الطاقة بسبب الإجهادات الدورية التي يتعرض لها معدن الهزازة من شد وانضغاط متعاقبين . إن أغلب السبائك والمعادن عند تصنيعها تحتوي على شقوق صغيرة جدا تبدأ بالنمو وعندما يتجاوز الشق الطول الحرج ( a ) مع وجود الاجهادات يستمر الشق بالتقدم والنمو, حيث ان دورة الشد تنتج عنها منطقة لدنة ( Plastic Zone ) تجعل رأس الشق ينفتح بالمط بمقدار(δ ) مولدا سطحا جديدا.أما دورة ألانضغاط فتعصر حافتي الشق وسينطوي سطح جديد عند المقدمة , موسعة الشق بحوالي ( δ ) وفي دورة الشد التالية يحدث الشيء نفسه مرة أخرى حيث يتقدم الشق ببطء إلى الأمام وبحوالي δ كما في الشكل ( 1 أ ) ويتكون سطح المعدن المكسور كما في الشكل ( 2 ) من منطقتين , منطقة ناعمة براقة كبيرة بسبب دورة الشد والانضغاط المرافقة لتقدم الشق ومنطقة أخرى صغيرة خشنة بسبب الكسر النهائي. الجزء العملي تم قطع جزء صغير ( عينة ) من هيكل هزازة ماكنة الديزاماتك المتشقق والمصاب بفشل الكلال , لغرض الفحص وتحديد خواص المعدن الميتالورجية ويشمل فحص التحليل الطيفي , فحص صلادة المعدن ,التركيب ألمجهري , سمك المعدن . وكانت نتائج الفحص كمايلي :- 1- فحص التحليل الطيفي لمعدن الهزازة أظهر أنه يتكون من العناصر الكيماوية التالية : P Cu Cr Ni Mn S Si C العنصر الكيماوي 0.00% 0.029% 0.0518% 0.0221% 0.433% 0.0112% 0.0112% 0.115% النسبة المئوية 2- عند فحص الصلادة تبين أن صلادة معدن الهزازة تساوي ( HB =140 ) . 3- فحص التركيب ألمجهري لمعدن الهزازة هو عبارة عن أرضية من الفرايت ونقاط سوداء من البيرلايت. 4- سمك معدن الهزازة ( 10 – 12 ) ملم . المناقشة والاستنتاج من خلال التجارب العملية والفحوصات التي أجريت على معدن الهزازة ظهر أن صلادته واطئة وتساوي ( HB = 140 ) وهو المفضل . حيث أن ارتفاع قيمة الصلادة لمعدن الهزازة يفقده خاصية امتصاص الصدمات وبالتالي ظهور الشقوق ونموها في هيكل الهزازة . كذلك معرفة التركيب ألمجهري وهو ( أرضية من الفرايت مع نقاط سوداء من البرلايت ) كذلك عدم وجود كاربيد الحديد ( FeC3 ) يؤكد على أجراء عملية المراجعة عند درجة حرارة 500 C0. وقد أجريت عمليات لحام لهزازة ماكنة الديزاماتك لمنع نمو وتقدم الشقوق ولم تنجح لأن المنطقة المجاورة لمنطقة اللحام تكون هشة بسبب كبر حجم البلورات نتيجة الحرارة العالية المرافقة لعملية اللحام . أما الاستنتاج من أجراء البحث عن سبب كسر هزازة ماكنة الديزاماتك , فأن المعادن ذات المطيلية العالية ومنها معدن الهزازة الفولاذي و بالرغم من مقاومتها العالية لامتصاص الصدمات تنمو فيها الشقوق وتتقدم إلى أن يحصل الكسر النهائي. وتسلك المعادن المطيلية سلوك المعادن الهشة أو القصفية كما في حالة معدن الهزازة عند تعرضها إلى اجهادات دورية متكررة بسبب الأحمال فوق طاقتها التصميمية نتيجة لتراكم وحشر الإنتاج وعدم مروره بانسيابية فوقها حيث أن الهزازة مصممة لمرور 50 كيلو غرام لكل دقيقة وعند الحشر يصل وزن الإنتاج إلى أكثر من 200 كيلو غرام , وكذلك تلف المادة البلاستيكية المبطنة للهزازة ساعد على زيادة قوة اصطدام الإنتاج بها, لذلك فان الهزازة أصيبت بفشل الكلال تحت ظروف التشغيل غير المناسبة .

المصادر -1م . ف . اشبي و د . ر . ه . جونس - المواد الهندسية – دار الحكمة – 1990 . -2د . صاحب مهدي الصفار – محاضرات علم المعادن ـ 1990 . 3 – مجلة المهندس السعودي – موقع انترنيت – 2010 .

منطقة ناعمة براقة

منطقة خشنة شكل (2 ) لسطح معدن مكسور عند وجود الكلال