材料火花试验.ppt

科目:火花試驗 * 目 錄 目的………………………P3 原 理………………………P4 火花的特征…………………P5-10 實驗材料……………………P11 火花的特性…………………P12-26 1.利用鋼料內部所含碳量及各種元素成份的不同，於高速旋轉中的砂輪加以研磨時，由產生的火花所表現的特質，迅速的鑑定鋼料的種類及化學成份。 2.廢料材質之檢視，以分類及利用。 3.推定材料表面脫碳，滲碳及氮化的程度。 4.推定鋼料在高溫時的耐氧化性。 5.判定鋼料是否已淬火。 6.不同鋼料混雜時，檢別其異種鋼材，以免誤用材料。 7.機械之成品欲判別其各部材料而無法取樣時，以手砂輪機研磨 其不重要之表面而得火花特質以判別材質。 8.推定展性鑄鐵的石墨化程度。 9.鍊鋼爐鍊出之鋼，藉其火花特質可立即得知成份。 目 的 當鋼料與旋轉中之砂輪接觸時，砂輪之磨料粒產生切削作用，鋼料受其切削作用形成不可計數之微細屑片，沿同砂輪面之切線方向而飛出。屑片因切削工作熱量作用，升至熾熱溫度，同時受空氣之氧化作用，溫度更形提高，所以在空中能形成一條一條的光亮線條，以迄氧化作用完了為止。若綱料中含有足夠之碳素，燃燒成CO2氣體，膨脹突破屑粒之範圍，更在光亮線條上產生出若干爆炸之火花，其亮度又較線條為高。碳素含量愈高者，火花之數量亦愈多。若將磨削之屑粒置於顯微鏡下觀之，可發現有若干小粒成中空之球形，其一端有爆破之口。此足以證明爆炸之 火花是經由碳素燃燒，產生高壓氣體而達到爆炸的程度。是以碳素愈多，爆炸之火花亦愈多。 例如下圖所示，整個火花束可區分為三段:(1)靠近砂輪端，被稱為根部或花根;(2)中央段;(3)離砂輪最遠的火花末端被稱為梢部或花端，如係合金鋼者，因受合金元素之影響。其火花為合金所隱蔽，而顯示各種不同之特徵。以下就碳鋼及合金鋼火花的特徵分別加以說明。 原 理 火花的名稱及各部分名稱 可分為兩類: (一)碳鋼火花的特徵 圖2-5為碳鋼含碳量與火花特徵之關係圖，其中以火花數，火花大小及火花之明亮度為最有效之判別基準。 含碳量0.5%以下之碳鋼在含碳量相差0.05%時火花有顯著的差異而易於 判別; 含碳量0.5%以上之碳鋼，其火花之流線角度比低中碳綱大，流線細而短，其中斷處多，除多分枝三段花外並附粉;花根部呈紅色，向外為金黃，三段花附粉為金黃色。碳含量愈多，流線愈細愈短，附粉愈多。故一般高碳綱之火花判別較為困難。 (二)合金鋼火花特徵 合金鋼火花依合金元素種類而異:合金元素大致可分為助長碳破裂及阻止碳破裂二大類。 Mn、Cr、V之合金元素則有助長碳破裂之趨勢，如表一所示。 火花顏色與台金元素之氧化性大小有關，氧化性之元素如Al、Mn、Si、Ti可增加火花之光輝，故可使火花呈白色、金色; 非氧化性元素如Ni、Cr、W可減少其光輝，便火花呈橙色或紅色。圖2-7為 合金鋼所含合金元素的火花特徵。 火花的特征 標 準 火 花 試 驗 棒 火花標準試驗棒，內有15根標準試驗棒，分別為SUY、S10C、S20C、S45C、SK3、SKS2、SKD11、SKD61、SKH55、SUJ2、SCM440、SCM415、SUS420J2、SUS304、SUP6。 實驗設備： 1.砂輪機：電動型或壓縮空氣 型，可移動式或固定式皆可，但須有能力產生充分火花，且具備易於磨削、觀察及使用的安全性。砂輪為CNS-999(資資燒結研磨機)，粒度36~46，結合度為P或Q，圓周速度20m/sec以上 2.標準試棒:為已知化學成份的各種鋼棒，直徑約l2mm，長約12Omm ，如圖所示。 實驗材料： SUY火花圖片 1. 少數刺狀火花分枝 2. 流線光亮，數量少 火花特性 純 鐵 鋼 種 SUY 試片編號 1. 少數刺狀火花分枝 2. 流線光亮，數量少 火花特性 純 鐵 鋼 種 SUY 試片編號 S10C 火花圖片 1. 有少量三分枝及四分枝火花 2. 流線光亮，數量少 火花特性 機械構造用碳鋼 鋼 種 S 10C 試片編號 S20C 火花圖片 1. 火花分枝多，二段花，各流線上有多處分枝 2. 流線較光亮，數量稍多 火花特性 機械構造用碳鋼 鋼 種 S 20C 試片編號 S45C 火花圖片 1. 火花分枝小而複雜，數量多 2. 流線較細，較多，且顏色較紅 火花特性 機械構造用碳鋼 鋼 種 S 45C 試片編號 SK3 火花圖片 1. 多分枝火花，附有花粉 2. 流線較細，較多，顏色稍紅 火花特性 碳素工具鋼 鋼 種 SK 3 試片編號 SKS2 火花圖片 1. 碳火花少，附白鬚之矛尖火花 2. 流線段續，數量極