ทำนายการแตกล่าช้า (delayed fracture) ของชิ้นงานปั๊ม
หาตำแหน่งบนชิ้นงานเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงที่อาจแตกหลังขึ้นรูปไปหลายวัน จากความเค้นตกค้างและความเครียดที่เหลือจากกระบวนการ
การแตกล่าช้าคืออะไร
ชิ้นงานอาจออกจากเครื่องปั๊มดูสมบูรณ์ แต่แตกทีหลังโดยไม่มีแรงใหม่มากระทำ สาเหตุคือไฮโดรเจน ในสภาพแวดล้อมชื้นหรือกัดกร่อน ไฮโดรเจนแทรกเข้าเนื้อเหล็กและสะสมตรงที่ความเค้นดึงสูง เมื่อสะสมมากพอ รอยแตกจะเริ่มและโตขึ้น เวลาก่อนที่จะเห็นรอยแตกอาจนาน ปัญหาจึงมักไปโผล่ที่ลูกค้า ไม่ใช่ที่โรงปั๊ม
ความไวเพิ่มตามความแข็งแรงของเหล็ก ความเสี่ยงจึงสูงขึ้นเมื่อชิ้นงานเปลี่ยนไปใช้เกรดความแข็งแรงสูงพิเศษ ประกาศของผลิตภัณฑ์อ้างถึงเหล็กชั้น 1.5 GPa ขอบตัดเป็นจุดเริ่มที่พบบ่อย และความเค้นตกค้างที่การขึ้นรูปทิ้งไว้ในชิ้นงานคือแรงขับ
ทำไมทำนายยาก
เมื่อขึ้นรูปเสร็จไม่มีอะไรผิดปกติ FLD จึงไม่เห็นปัญหาและชิ้นทดลองปั๊มก็ดูดี ความเสี่ยงมาจากความเค้นที่ค้างอยู่ในชิ้นงาน ซึ่งขึ้นกับความเครียดจากการขึ้นรูปและ springback และจากปริมาณความเค้นที่เหล็กรับได้เมื่อมีไฮโดรเจน
JESOLVA ประเมินอย่างไร
- เอาสภาวะตกค้างมาใช้ จากผลการขึ้นรูป อ่านความเครียดจากการขึ้นรูปและความเค้นตกค้างทุกจุดของชิ้นงาน
- พล็อตเทียบเส้นจำกัด แต่ละจุดถูกวางบนกราฟความเค้นเทียบความเครียดจากการขึ้นรูป พร้อมเส้นจำกัดการแตกล่าช้า (delayed-failure limit line) ของเหล็ก
- ทำเครื่องหมายจุดที่เกิน จุดที่อยู่เหนือเส้นจะถูกแสดงบนชิ้นงาน เห็นว่าเสี่ยงตรงไหนและเพราะอะไร
สไลด์จัดกลุ่มบริเวณที่การแตกล่าช้ามักเริ่มเป็นสี่แบบ คือ บริเวณร่อง (recess) บริเวณที่ถูกอัด บริเวณที่ถูกดึง และบริเวณที่ถูกดัด แต่ละแบบจะเกาะกลุ่มบนกราฟอย่างจำแนกได้ ช่วยให้รู้ว่าควรแก้อะไร
ตัวอย่าง: ชิ้น A และชิ้น B
สไลด์แสดงชิ้นงานต้นแบบสองแบบ บนกราฟ จุดวิเคราะห์ของชิ้น A ขึ้นไปถึงเส้นจำกัด และสไลด์ระบุว่าชิ้น A เกินเส้น ส่วนจุดของชิ้น B อยู่ใต้เส้น ในการทดสอบ delayed fracture ชิ้น A แตกที่ตำแหน่งวงกลม ส่วนชิ้น B ไม่พบรอยแตกในตำแหน่งที่ตรวจ
ประเด็นไม่ใช่ผลชิ้นเดียว แต่เป็นการจัดอันดับ คือการจำลองแยกชิ้นที่แตกออกจากชิ้นที่ไม่แตกได้ ก่อนที่จะผลิตชิ้นงานแล้วทิ้งไว้รอดูผล
ควรใช้เมื่อไร
- ชิ้นส่วนโครงสร้างเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงพิเศษที่มีความเค้นตกค้างระหว่างใช้งาน
- เปรียบเทียบสองแบบของกระบวนการหรือแม่พิมพ์สำหรับชิ้นงานเดียวกัน เพื่อเลือกแบบที่ทิ้งความเค้นวิกฤตน้อยกว่า
- ตัดสินใจว่าจะคลายความเค้นตรงไหน เปลี่ยนการดัดหรือสภาพขอบ หรือเลือกเกรดอื่น
ออปชันอื่น
- รอยแตก stretch flange: รอยแตกที่ขอบตัดซึ่งถูกยืด ประเมินด้วย strain gradient
- 3D-FLD: รอยแตกกระจายแบบ plane strain ในการดัด ประเมินด้วยแรงกดสัมผัส
แหล่งที่มา
ตัวอย่างจากสไลด์ด้านบน ข้อมูลพื้นฐานและรายละเอียดผลิตภัณฑ์จาก ประกาศของ JSOL และ JFE Steel (ภาษาญี่ปุ่น) ซึ่งอธิบายการแตกล่าช้าในสภาพแวดล้อมกัดกร่อนภายใต้ความเค้นตกค้าง ค่าจำกัดขึ้นกับเหล็กแต่ละชนิดและตั้งค่าในซอฟต์แวร์
กังวลรอยแตกที่เกิดหลังขึ้นรูป
ส่งชิ้นงานและเกรดเหล็กมาให้เรา เราจะแสดงว่าการตรวจ delayed fracture ชี้จุดเสี่ยงอย่างไร