Giải phẫu của mảnh vỡ Mang

Thiết bị cơ khí xuống cấp theo thời gian. Tùy thuộc vào loại công việc và điều kiện môi trường mà máy phải chịu đựng, sự suy giảm cơ học bên trong có thể xảy ra dưới dạng mỏi, cọ xát, trượt, mài mòn và ăn mòn.

Từ quan điểm vĩ mô, các mảnh vụn mài mòn được tạo ra từ các quá trình hư hỏng này có thể xuất hiện dưới dạng các đốm khối lượng không đáng kể mà hầu hết đều hoạt động và trông giống nhau. Tuy nhiên, ở cấp độ vi mô, mảnh vụn mòn này có hình thái độc đáo (hình dạng và kích thước) và địa hình bề mặt (độ nhám, kết cấu và kiểu bề mặt) dựa trên quá trình xuống cấp hoặc chế độ mài mòn mà nó được tạo ra.

Nếu được hiểu rõ ràng, hình thái và địa hình có thể cung cấp manh mối có thể được sử dụng để ngăn ngừa sự cố máy sắp xảy ra.

Các mảnh vụn mài mòn có thể được định nghĩa là các hạt được tạo ra từ sự phân hủy của các bề mặt trong máy. Những hạt này có thể có kích thước từ kích thước submicron đến những khối kim loại lớn như có thể tưởng tượng. Phân tích mảnh vỡ thường tập trung vào các hạt nhỏ, có tính phá hủy, nhiều hạt trong số đó quá nhỏ để mắt người có thể nhìn thấy.

Các hạt này có thể có kích thước nhỏ hơn 1 micron đến 200 micron. Nếu bạn có các hạt lớn hơn 200 micron, bạn có thể không cần ai nói với bạn rằng có vấn đề nghiêm trọng bên trong máy.

Mang phân tích và lấy mẫu mảnh vụn

Có nhiều kỹ thuật phân tích mảnh vụn mòn (xem Bảng 1). Một số phương pháp này thậm chí có thể phân tích các mảnh vụn mòn ngay từ mẫu dầu. Phương pháp phân tích sắt học yêu cầu các mảnh vụn mài mòn trước tiên phải được phân lập từ mẫu dầu thu thập được.

Sau đó, các hình ảnh chụp ảnh bằng kính hiển vi hoặc các tấm kính lọc được nghiên cứu bằng cách sử dụng kính hiển vi quang học. Ưu điểm chính của phương pháp ferrography phân tích là khả năng xác định hình dạng, kích thước và kết cấu hạt cũng như xác định các nguyên tố.

Ferrography sử dụng từ tính hoặc màng lọc để thu thập các hạt. Các tiêu chuẩn ISO, chẳng hạn như ISO 16232, ASTM D7670 và D7690, được sử dụng để chuẩn bị thích hợp các mẫu này và phân tích các đặc điểm trực quan của các hạt. Những đặc điểm quan sát được này làm sáng tỏ vị trí và cách thức các hạt này được tạo ra.

 

Ferrogram

Khi một mẫu dầu chảy xuống một tấm kính được thiết kế đặc biệt gọi là ferrogram, một nam châm được đặt bên dưới để giữ các hạt kim loại. Các hạt có xu hướng thu thập thành chuỗi dọc theo từ trường. Trong khi nhiều hạt màu sẽ chảy qua và không bị mắc kẹt, một số hạt sẽ bị giữ lại bởi trọng lực hoặc do tiếp xúc với các hạt màu bị mắc kẹt. Cả hai đèn chiếu sáng dưới và trên có thể được sử dụng để giúp mô tả các tính năng quan trọng của các hạt.

.

Filtergrams

Ngược lại với bảng màu, các bảng màu không có bất kỳ sự thiên vị nào đối với các hạt màu. Khi mẫu dầu bị ép qua màng lọc, bất kỳ hạt nào lớn hơn kích thước lỗ sẽ bị giữ lại trên bề mặt màng một cách ngẫu nhiên. Tuy nhiên, khả năng truyền ánh sáng từ đáy trong quá trình phân tích kém do màng lọc không trong suốt.

Chế độ mặc

Chà xát (đột nhập) Mang (mài mòn)

Là loại mài mòn phổ biến nhất, mài mòn do cọ xát xảy ra bất cứ khi nào có sự tiếp xúc trượt bề mặt trong máy. Trong quá trình tiếp xúc bề mặt ban đầu, loại mài mòn “đột nhập” này sẽ được mong đợi. Nó thường dẫn đến bề mặt mịn hơn, ít mài mòn. Các hạt được tạo ra từ quá trình mài mòn cọ xát thường có hình thái tiểu cầu (hai chiều) và địa hình nhẵn.

Cắt mài mòn (mài mòn)

Sự mài mòn bất thường này được tạo ra khi hai bề mặt xuyên qua nhau. Đúng như tên gọi của nó, các hạt được tạo ra từ một bề mặt khoét sâu bề mặt kia, tạo ra những khối dài giống như dải băng. Chế độ mài mòn này thường được so sánh với chế độ gia công từ máy tiện nhưng ở quy mô nhỏ hơn nhiều.

Rolling Wear (Mệt mỏi bề mặt)

Tiếp xúc bề mặt lăn tạo ra hiện tượng mỏi bề mặt. Các hạt sinh ra từ hiện tượng mỏi bề mặt có xu hướng ở dạng hạt hình cầu, hạt hình cầu hoặc dạng phiến. Sự hình thành các vết rỗ và vết nứt do tải trọng cao và diện tích bề mặt tiếp xúc thấp dẫn đến sự định hình và kích thước của các hạt này khi chúng bị ép ra khỏi thiết lập ban đầu. Loại mòn này thường xảy ra với các bộ phận tiếp xúc chuyển động lăn, chẳng hạn như trong trường hợp ổ bi.

Kết hợp mài mòn lăn và trượt (Mệt mỏi bề mặt và mài mòn)

Sự kết hợp bất thường của các chế độ mài mòn này là do mệt mỏi và trầy xước. Nó thường được kết hợp với các hệ thống bánh răng, đặc biệt là dọc theo đường răng của bánh răng cũng như trong điều kiện tải hoặc tốc độ quá cao và sinh nhiệt quá mức. Ví dụ, sự tiếp xúc bề mặt của răng bánh răng là sự kết hợp của chuyển động lăn và trượt. Vùng chế độ mài mòn kết hợp này, cùng với ảnh hưởng của các chất bẩn trong chất bôi trơn, có thể tạo ra sự tổng hợp phức tạp của các mảnh vụn mài mòn.

Mặc trượt nặng

Mức độ mài mòn nghiêm trọng xảy ra khi tải quá nhiều và tốc độ cao giữa các bề mặt tiếp xúc. Khi ứng suất bề mặt quá lớn do tăng tải trọng và / hoặc tốc độ trên diện tích tiếp xúc bề mặt, vùng đó sẽ trở nên không ổn định và các hạt lớn bị vỡ ra, làm tăng tốc độ mài mòn.

Hóa chất / Ăn mòn

Ăn mòn thường được dán nhãn là ăn mòn khó chịu, xói mòn, căng thẳng mệt mỏi, vv Những hạt này thường quá nhỏ để phân biệt riêng lẻ và thường là kết quả của các đặc tính chất lỏng không phù hợp hoặc nhiễm bẩn nặng từ nước, axit, muối hoặc vi khuẩn. Nhiệt cũng đóng một vai trò quan trọng trong sự ăn mòn. Hầu hết các chất bôi trơn đều có phụ gia chống gỉ / chống ăn mòn để chống lại tác động của mài mòn hóa học.

.

.

Hình thái và địa hình hạt

Vì các hạt mài mòn tách ra khỏi bề mặt bên trong máy theo cách khác nhau nên hình thái và địa hình của chúng là duy nhất. Tuy nhiên, chúng cũng phù hợp với các mẫu nhất định dựa trên các hành động mà chúng trở nên tách rời.

Hạt hình tiểu cầu

Các hạt hai chiều này thường phẳng với chu vi thô. Độ dày của chúng thường là khoảng một phần mười đến một phần ba mươi kích thước bên của chúng. Chúng có thể được mô tả thêm là có dạng lớp hoặc hình nêm. Một trong những cách phổ biến nhất các hạt hình tiểu cầu có thể xảy ra là bằng các lực bình thường và tiếp tuyến thông qua tiếp xúc không thường xuyên.

Hạt hình cầu

Như tên gọi của chúng, những hạt này về cơ bản là hình cầu. Thông thường nhỏ hơn 10 micron, chúng xuất hiện với số lượng nhỏ và đôi khi được hợp nhất với nhau. Khi các mảnh vụn mài mòn, các hạt hình cầu đã liên kết với các ổ trục phần tử lăn và thường là dấu hiệu báo trước của sự hỏng hóc do mỏi.

Cần phải lưu ý rằng các hạt hình cầu thường được tìm thấy dưới dạng chất gây ô nhiễm hơn là các mảnh vụn mài mòn. Loại chất gây ô nhiễm hình cầu này có thể sẽ lớn hơn 10 micron và thường là sản phẩm phụ của quá trình hàn và mài.

Dây hoặc hạt hình cuộn

Điển hình là dài và mảnh, những hạt này có thể giống hình dạng dây, mảnh hoặc dải băng. Mặc dù chúng có thể có các cạnh và cạnh nhẵn, nhưng thông thường chúng sẽ có vẻ ngoài thô hơn. Một đặc điểm chung khác là cách chúng được cuộn tròn, tương tự như cách cuộn tóc trong quá trình bào gỗ. Vì lý do này, hạt có thể thô ở một mặt và nhẵn ở mặt khác.

Các loại hạt này có liên quan đến sự mài mòn khi một trong những bề mặt tiếp xúc sở hữu một hạt bất thường hoặc hạt có độ cứng dẻo so với bề mặt khác mà từ đó hạt hình dải băng bị khoét ra.

.

Chunks hoặc các hạt không đều

Lý thuyết kết dính đưa ra một lời giải thích khả thi cho lý do tại sao các hạt tạo ra hình dạng bất thường. Trong quá trình bám dính bề mặt, sự thiếu hụt của hai bề mặt tiếp xúc làm phẳng nhau, tạo ra vết nứt trên một trong các bề mặt. Tương tác bề mặt chuyển vật liệu mảnh, vật liệu này dính vào bề mặt đối lập.

Điều này có thể dẫn đến việc hình thành các hạt có hình dạng bất thường và là hỗn hợp của các nguyên tố. Các hình dạng thường khó xác định, vì một số chế độ mài mòn có thể hoạt động đồng thời trong hệ thống. Khi các hạt mài mòn này hoạt động như chất gây ô nhiễm mài mòn giữa các bề mặt tiếp xúc liên tục, chúng biến đổi thành các hình dạng khác thường.

Các hạt ăn mòn không chứa sắt

Các hạt ăn mòn thường cực kỳ nhỏ (submicron). Các kỹ thuật thu thập từ tính có thể hiệu quả trong việc thu thập những hạt này, những hạt này quá nhỏ để xem từng chi tiết.

Các hạt ôxít sắt

Các hạt oxit, là oxit sắt màu đỏ hoặc đen, được tạo ra từ các phản ứng hóa học giữa sắt và oxy. Các ôxít màu đỏ là biểu hiện của độ ẩm trong hệ thống, trong khi các ôxít màu đen cho biết hệ thống bôi trơn không đủ và sinh nhiệt quá mức.

Các hạt khác

Các hạt được mô tả trước đây chỉ bao gồm những hạt được tạo ra từ các nguyên nhân gây ra mài mòn, nhưng một hệ thống cơ học có thể chứa một loạt các hạt khác từ các chất gây ô nhiễm môi trường như nước, bụi, v.v., đến các chất gây ô nhiễm do con người gây ra như các sản phẩm phụ gia công.

Thậm chí một số chất phụ gia bôi trơn có thể bị nhầm với các hạt mài mòn trong quá trình phân tích các mảnh vụn mài mòn. Tuy nhiên, phân tích mảnh vụn mòn khá hữu ích để phát hiện ra các hành động xuống cấp nào đang xảy ra trong máy hoặc cách máy bị lỗi.

Hình minh họa này cho thấy các loại hạt mài mòn khác nhau có liên quan như thế nào với các chế độ mài mòn khác nhau.

Mặc dù các kỹ thuật phân tích như quan sát từ xử lý nhiệt chính xác hoặc thêm các hóa chất cụ thể có thể giúp xác định thành phần nguyên tố của các hạt, phân tích quang phổ thường hiệu quả hơn trong việc cung cấp thành phần nguyên tố của các chất gây ô nhiễm trong mẫu dầu. Ferography phân tích vẫn là kỹ thuật tốt nhất để xác định hình thái và địa hình của các mảnh vụn mài mòn, điều này rất cần thiết trong việc xác định nguyên nhân gốc rễ của các hạt