The Cause Of Crack

สาเหตุของรอยร้าวในโลหะ บุณยวัฒน์ ธีรประเวศน์กุล 4 June 2008

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Crack / Fracture • ทั้งสองคำตางหมายถึงการราวเหมือนกัน สิ่งที่แตกตางกัน คือ Crack

รอยราวโดยทั่วไป อาจจะเปนรอยราวที่เกิดจาก กระบวนการผลิต ความรอน หรือแรงที่มา กระทำ โดยรอยราวไมทำใหวัสดุแยกออกจากกัน

Fracture

การแตกราวที่เกิดจากการที่มีแรงมากระทำ ไมวา จะเปนแรงสถิตย หรือ แรงเปนคาบ (Static Load and Cyclic Load)

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

The Causes of Crack สาเหตุของการเกิดรอยราวเกิดขึ้นไดจากเหตุตางๆดังนี้ เหตุทางกล

แรงสถิตย์ แรงเป็นคาบ หรือ แรงดึง แรงกด แรงดัด แรงกระแทก

เหตุทาง ความร้อน

เหตุทาง เทคโนโลยี

เหตุทาง เคมี

การขยายตัว โดยความร้อน

ความผิดพลาด ของวัสดุ / การ ผลิต ความผิดพลาด จากงานเชื่อม

การเกิด Oxidation การผุกร่อน

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

The Causes of Crack สาเหตุของการเกิดรอยราวเกิดขึ้นไดจากเหตุตางๆดังนี้ เหตุทางกล

เหตุทาง เทคโนโลยี

แรงสถิตย์ แรงเป็นคาบ หรือ แรงดึง แรงกด แรงดัด แรงกระแทก

ความผิดพลาด ของวัสดุ / การ ผลิต ความผิดพลาด จากงานเชื่อม

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทางกล

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทางกล • ปฏิกิริยาของวัสดุตอแรงกระทำภายนอก • ความสามารถในการเปลี่ยนรูปของโลหะจะมีผลกับรอยราว วัสดุ เปราะ

วัสดุ เหนียว

•ความสามารถในการเปลี่ยนรูปต่ํา • ไม่มีการยืดตัวแบบพลาสติก (Plastic Deformation) ทําให้ ความเค้นไม่สามารถลดลงได้ • รอยแยกเมื่อมองจากภายนอกจะสามารถประกบกัน เหมือนเดิมได้

• ความสามารถในการเปลี่ยนรูปสูง • จะยืดตัวแบบพลาสติกก่อนที่จะเกิดรอยแยก • ไม่สามารถประกบชิ้นงานที่แยกจากกันได้

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Stress-Strain Diagram

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Brittle vs Ductile วัสดุแตกเปราะ

วัสดุแตกเหนียว

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Comparative Stress/Strain

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทาง เทคโนโลยี

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทางเทคโนโลยี

จากการ หล่อ

จากงาน เชื่อม

จากการชุบ แข็ง

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

จากการ สึกหรอ

เหตุทางเทคโนโลยี

จากการ หล่อ

จากงาน เชื่อม

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

รอยร้าวจากการหล่อ

รอยร้าวจากการหดตัว (Shrinkage Cracks)

การฉีกขาดขณะร้อน (Hot Tears)

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Shrinkage Crack and Cavities ลักษณะ เปนรอยแตกที่เห็นที่ภายนอกหรือภายในชิ้นงาน สวนมาก คลายผลึกมีกิ่งกานสาขา พบมากบริเวณที่ความหนาของชิ้น งานมีการเปลี่ยนแปลง สาเหตุ 1. อุณหภูมิเทสูงเกินไป ทำใหเกิดการหดตัวของของเหลว 2. เกิดความผิดพลาดในการปอนน้ำโลหะ 3. เกิดการแข็งตัวเร็วเกินไปที่ทางเขาของน้ำโลหะและรูลน 4. โลหะไมแข็งตัวในทิศทางเดียว การแกไข 1. ใชอุณหภูมิเทใหถูกตองและเพิ่มขนาดของทางวิ่งน้ำ โลหะ 2. ใชหัวปอนที่ออกแบบมาอยางถูกตอง 3. ใชทุนเย็นติดตามจุดตางๆ เพื่อใหการแข็งตัวเปนแบบ ทิศทางเดียว

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Hot Tear ลักษณะ รอยแตกมีรูปรางที่ไมสม่ำเสมอ เกิดขึ้นขณะที่น้ำโลหะเขา แบบแลวอยูในชวงสุดทายกอนการแข็งตัว สาเหตุ 1. เกิดจากการหดตัว ทำใหความเคนภายในเพิ่มขึ้น 2. ชิ้นงานมีรูปรางสลับซับซอน ซึ่งทำใหเย็นตัวในแตละ ตำแหนงไมเทากัน การแกไข 1. พยายามออกแบบงานหลอใหมีการเปลี่ยนแปลงหนาตัด อยางชาๆ 2. ใชทุนเย็นติดตามจุดตางๆ เพื่อใหการแข็งตัวเปนแบบ ทิศทางเดียว 3. ถาเปนงานหลอที่มีความซับซอน ใหแยกหลอเปนสวน ยอยๆ แลวนำมาเชื่อมตอเขาดวยกัน

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

รอยร้าวจากงานเชื่อม การแตกร้าวร้อน (Solidification Cracks / Hot Cracking)

การแตกร้าวขณะเย็น (Hydrogen Crack / Cold Cracking)

การแตกร้าวขณะให้ ความร้อนหลังเชื่อม (Reheating Crack)

การแตกร้าวแบบฉีกขาด (Lamellar Tearing)

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

การแตกร้าวร้อน ตำแหนงที่เกิด ในเนื้อเชื่อม และมักจะเกิดตามยาวกลางแนวเชื่อม สาเหตุ 1. เกิดความเคนขณะเชื่อม 2. ธาตุผสมจำพวกฟอสฟอรัส (P) และกำมะถัน (S) จุด หลอมละลายต่ำ แข็งตัวชากวาธาตุอื่นๆ ทำใหเกิดรอย แยกขึ้นตามขอบเกรนของเนื้อเชื่อม 3. สวนผสมคารบอนมากกวา 0.3% ทำใหแตกราวงาย การแกไข 1. เลือกกระบวนการเชื่อมที่ใหอัตราการหลอมละลายต่ำ เชน MIG/MAG เปนตน 2. เลือกลวดเชื่อมที่มีสวนผสมของคารบอนต่ำและ แมงกานีสสูง 3. ทำความสะอาดงานใหไมมีคราบน้ำมันและความชื้น 4. เติมแองปลายสุด (Crater) แนวเชื่อมใหเต็ม

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

การแตกร้าวขณะเย็น ตำแหนงที่เกิด • เกิดที่เนื้องานบริเวณ HAZ ตามแนวเกรนหยาบขนาน ไปกับแนวเชื่อม • แตกตามขอบเกรนในการเชื่อมเหล็กคารบอน และ แตกผาเกรนในการเชื่อมเหล็กแมงกานีส • แตกทันที หรือภายใน 48 ชั่วโมง สาเหตุ 1. การแพรซึมของไฮโดรเจนรวมตัวกับแนวเชื่อมขณะ หลอมละลาย และเกิดความเคนตกคาง 2. ความรอนเขาสูงเกินไป การแกไข 1. เลือกลวดไฮโดรเจนต่ำ 2. ใหความรอนกอนเชื่อม 3. ควบคุมอุณหภูมิระหวางชั้นเชื่อม 4. ใหความรอนหลังเชื่อม เพื่อลดความคนตกคาง

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

การแตกร้าวขณะ Reheat ตำแหนงที่เกิด • อาจเกิดกับ low alloy steel ที่มีสวนประกอบของโคร เมี่ยม วานาเดี่ยม และโมลิบดีนั่ม • ลักษณะแตกเปราะตามขอบเกรน สาเหตุ 1. เกิด Hydrogen Cracks 2. การตกผลึกของคารบอน 3. เกิดการคืบตัวที่ขอบเกรน 4. เกิดจุดรวมความเคนตกคางสูง 5. แนวเชื่อมใหญปริมาณความรอนตกคางสูง การแกไข 1. ออกแบบงานใหกระจายความเคนไดแบบอิสระ 2. เชื่อมรองพื้นแนวเล็ก 3. ใชลวดเชื่อมที่เกิดความเคนตกคางนอย

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

การแตกร้าวแบบฉีกร้าว ตำแหนงที่เกิด • มักเกิดขึ้นใตแนวเชื่อมโดยเฉพาะกับเหล็กรีด สาเหตุ 1. มีสารฝงในเปนแนวยาวในเนื้อโลหะงาน 2. งานหนาเกิดการหดตัวในแนวขวางกับพื้นที่ 3. แผนเหล็กโลหะงานที่เชื่อมมีความเหนียวต่ำ การแกไข 1. เชื่อมรองพื้นดวยลวดเชื่อมความแข็งแรงต่ำกวาโลหะ งาน 2. ออกแบบรอยตอบากรองแผนงานที่หนาให หลอมละลายขณะเชื่อม 3. เลือกใชลวดเชื่อมไฮโดรเจนต่ำและอบแหง

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Thank You

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved