APLIKACJE
Badania łożysk
Menu
Zastosowanie mikroskopii optycznej w kontroli jakości łożysk
Łożyska toczne są szeroko rozpowszechnionymi elementami wywierającymi znaczący wpływ na bezpieczeństwo jazdy samochodów.
Każda partia komponentów do produkcji łożysk odbywa kontrolę wstępną pod względem zgodności z rysunkami technicznymi z punktu widzenia następujących parametrów:
- Rozmiary geometryczne;
- Twardość, struktura metalu (dla pierścieni po obróbce termicznej i elementów tocznych);
- Marka stali (dla wszystkich komponentów);
- Kontrola wizualna
MIKROSKOPY STEREOSKOPOWE – szybka, wizualna kontrola jakości
Bieżnia wewnętrzna, bieżnia zewnętrzna, kulki i koszyk
Analiza wykazała pęknięcie w dwóch miejscach: jednym równoległym i drugim nachylonym pod kątem 45 ° do osi wału.
Powiększony obraz śladu i wgniecenia
ROZWIĄZANIE: Las X Measurements
W kontroli jakości, należy uwzględnić wiele parametrów zarówno materiałowych jak i geometrycznych.
Przyczyny zużycia łożysk:
- Przyczyny naturalne (utlenianie, korozja, zużycie zmęczeniowe)
- Przyczyny technologiczne (błędy powstałe w trakcie produkcji, błędy w montażu i eksploatacji)
MIKROSKOPY CYFROWE o wysokiej rozdzielczości (HDR) umożliwiają obrazowanie i pomiary do 200x w trybach 2D i 3D.
Duże powiększenie pozwala na wizualną kontrolę materiałów oraz analizę uszkodzeń łożysk.
MIKROSKOPY METALOGRAFICZNE – analiza składu jakościowego próbki po uprzednim przygotowaniu preparatu
BADANIE ZANIECZYSZCZEŃ i ANALIZA SKŁADU CHEMICZNEGO
Moduł: Las X Cleanliness Expert
- Łożyska redukują tarcie, dzięki czemu obrotowe części maszyny poruszają się płynnie.
- Łożysko musi zostać poddane precyzyjnej obróbce, by działało jak najsprawniej.
- Każde zanieczyszczenie cząstkami metalu w procesie produkcji może spowodować powstanie minimalnego tarcia i obniżyć zdolność łożyska do obrotu, a w konsekwencji nawet awarię lub zniszczenie układu napędowego.
- W celu zapobiegania zanieczyszczeniom łożyska są czyszczone na każdym etapie produkcji, a następnie badane pod kątem czystości w ramach poprodukcyjnej kontroli jakości.
- By poprawnie ocenić poziom zanieczyszczenia, kontroler potrzebuje systemu, który może dokładnie policzyć liczbę cząstek zanieczyszczeń oraz zmierzyć ich rozmiar i kształt.
Dlaczego to jest ważne ?
- Producenci muszą oceniać czystość i integralność komponentów i płynów, aby zapewnić bezpieczniejszy i wolny od wad produkt końcowy.
- Analiza mikroskopowa czystości jest niezbędnym etapem przepływu pracy w nowoczesnych procesach produkcyjnych, zwłaszcza gdy złożone systemy, takie jak skrzynie biegów, turbiny czy silniki, są montowane z różnych komponentów pochodzących od wielu dostawców.
- Jakość, trwałość i cykl życia produktu końcowego zależą od jakości i właściwości materiału, tolerancji dopasowania oraz ogólnej czystości powierzchni lub obciążenia cząstkami.
- Wada pojedynczego elementu może prowadzić do awarii całego produktu końcowego.
Łożyska mogą być wykonane nie tylko ze stali łożyskowej.
W specyficznych warunkach zastosowanie znajdują łożyska z tworzyw sztucznych, stalowe (ale wykonane ze stali chromowej) oraz nierdzewne (wykonane ze stali nierdzewnych). Spotyka się także łożyska hybrydowe, takie jak modele ze stalowymi bieżniami oraz z ceramicznymi elementami tocznymi przy wykorzystaniu dwutlenku cyrkonu, i koszyka stalowego lub z tworzywa sztucznego. Niejednokrotnie stosowane są łożyska ceramiczne, gdzie przewidziano ceramiczne bieżnie i elementy toczne oraz koszyki z tworzywa sztucznego. Warto zwrócić uwagę na łożyska całoceramiczne, gdzie z ceramiki wykonuje się bieżnie i elementy toczne przy braku koszyka.
Rozwiązanie DM6 M LIBS wykorzystuje laserową spektroskopię rozpadu (LIBS), aby umożliwić jakościową analizę chemiczną.
Oprogramowanie zidentyfikuje skład mikrostruktury, porównując widmo ze znanym zestawem danych dla pierwiastków i związków. Zestaw danych można rozszerzyć o wyniki dla określonych materiałów uzyskane przez użytkownika.
Zalety
- Zaoszczędź 90% czasu na analizę chemiczną w porównaniu do typowych metod obejmujących mikroskopię elektronową
- Szybkie, pewne podejmowanie decyzji na podstawie wiarygodnych informacji o materiale
- Nie jest wymagane przygotowanie próbki
Trzy etapy analizy metodą mikroskopii optycznej i elektronowej (SEM) w porównaniu do jednoetapowego systemu do analizy i inspekcji z rozwiązaniem DM6 M LIBS.
Istotna jest również chropowatość bieżni łożyska.
Sposób obróbki, dokładność wykonania ostatnich operacji docierania będzie miał istotny wpływ na opory tarcia elementów tocznych, zbyt duże opory będą powodowały podniesienie temperatury pracy łożyska i w efekcie przyspieszone zużycie.
Badania zmęczeniowe/trwałościowe łożysk
Łożyska są to elementy, które pozycjonują oś obrotu wału, który przenosi obciążenia poprzeczne oraz obciążenia wzdłużne. Dlatego, że znajdują zastosowanie w bardzo wielu dziedzinach muszą odznaczać się określoną trwałością (zgodnie z normami wielu producentów np. w branży automotive) oraz odpornością na różne czynniki środowiskowe.
Badania łożysk tocznych prowadzone są od lat, stwierdzono, że jednym z głównych czynników, który ma wpływ na określenie trwałości zmęczeniowej są zjawiska zachodzące pomiędzy elementami tocznymi łożyska a bieżniami. W tym celu wykorzystuje się systemy do badań zmęczeniowych, aby móc odpowiednio zasymulować naturalną pracę łożyska, z oddziałującymi na niego siłami oraz jego zastosowaniem w danym układzie.
Istnieje także wiele metod analitycznych, oraz możliwości analiz komputerowych typu MES do wyznaczania trwałości/ odporności zmęczeniowej łożysk.
SincoTec posiada w swojej ofercie (także jako badania) całą gamę systemów do testowania łożysk: od urządzeń, które są w stanie wykonywać testy jednoosiowe do systemów działających nawet w 4 osiach lub nawet 5 osiach przy badaniach łożysk wykorzystywanych w turbinach wiatrowych.
Ta sama sytuacja ma miejsce jeżeli chodzi o rodzaje łożysk, w zależności od zastosowanego systemu jesteśmy w stanie testować najprostsze łożyska kulkowe oraz inne rodzaje konwencjonalnych łożysk, aż po łożyska np. hydrostatyczne.
Trwałość zmęczeniowa łożysk zależy od wielu czynników i zmiennych, takich jak rozmiar i kierunek obciążeń, geometria i chropowatość powierzchni styku, rodzaj materiału, temperatura robocza, zastosowany smar, warunki smarowania, prędkość ślizgania się w obszarze kontaktu. Ze względu na mały obszar powierzchni styku powstałe naprężenia są skoncentrowany w niewielkiej podpowierzchniowej objętości. Powoduje to wysoką koncentrację kontaktu i naprężenia podpowierzchniowe, które mogą być źródłem pęknięć zmęczeniowych. Ich inicjacja może się też rozpocząć gdy występują wady powierzchniowe lub pod powierzchnią styku. Dalsza propagacja pęknięć zmęczeniowych zależy od różnych czynników, takich jak poziom naprężeń ścinających, struktura materiału, temperatura, cykliczne odkształcenia, obecność pustek i defektów, itp.
2-osiowy system do badań łożysk z komorą brudnej/słonej wody
W skład systemu wchodzą:
- siłownik hydrauliczny
- silnik napędowy 2500 obr/minutę
- siły boczne/siły promieniowe 40kN
- zgodny np. z normą VW PV2010
4-osiowy system dynamicznych badań łożysk kół do testów obciążenia eksploatacyjnego
- siły boczne/ siły pionowe/ siła wzdłużna: 30/40/30 kN
- kąt pochylenia +/- 15°
- temperatura do 120° C
- 2000 obrotów/min
System do badań połączonych:
obciążeń promieniowych i przemiennych drgań skrętnych
- przeprowadzanie operacji
asynchronicznych i synchronicznych - siła promieniowa do 1MN, siła osiowa do 20kN
- częstotliwość promieniowa do 60 Hz / siła skręcania częstotliwości 25 Hz
- kontrola stanu oraz parametrów oleju
Test na rozerwanie/ test zmiennych prędkości
- 30 000 lub 45 000 obr/min
- moc 37 kW
- moment napędowy 16 Nm lub 11,5 Nm
- kontrola temperatury
- temperatura do 250°C
Tribometr
RTec MFT-5000 z modułem „Block on Ring” to wielofunkcyjny tribometr, który dostosowany jest bezpośrednio do badania łożysk. Dzięki modułowi pierścieniowemu użytkownik ma możliwość oceny współczynnika tarcia, zużycia powłoki lub smaru, gdy łożysko jest obracane pod obciążeniem osiowym.
Badania łożysk mogą odbywać się w środowisku temperaturowym (od -50°C do 500°C), przy mniejszym lub większym nakładzie siły (od kilku mN do nawet 5000 N), z dodatkiem środków smarnych
i z zastosowaniem wysokiej prędkości obrotowej (do 10 000 rpm). W czasie rzeczywistym na wykresie pokazywany jest moment obrotowy, współczynnik tarcia, emisja akustyczna oraz nakładana siła.
Moduł blokowy MFT-5000 umożliwia badania nie tylko łożysk ale także wałków, narzędzi tnących, uszczelnień, tłuszczów/smarów itp.
Tribometr MFT-5000 firmy RTec jest urządzeniem bardzo modułowym, na co składa się szeroki zakres przykładanej siły, zapewnienie odpowiednich warunków przeprowadzania testu (temperatura, ciśnienie, wilgotność, korozja, komora solna). Posiada również zintegrowany profilometr 3D, który umożliwia analizę zmian powierzchni w funkcji czasu, w czterech trybach obrazowania: ogniskowym, interferometrycznym, ciemnym i jasnym polu.
Dodatkowymi modułami Tribometru MFT-5000 jest możliwość wyposażenia w moduł badający twardość oraz odporność na zarysowanie.
MASZYNA WYTRZYMAŁOŚCIOWA
Do testowania Łożysk możemy wykorzystać maszyny wytrzymałościowe. Łożyska najczęściej mocowane są na wcisk w elemencie, dzięki maszynie wytrzymałościowej możemy określić siłę z jaką wciskane jest łożysko w materiał. Jest to niezbędne aby dobrze dobrać wymiary otworów do wymiarów zewnętrznych łożyska. W przypadku gdy siła osadzania łożyska jest zbyt duża, może dojść do jego uszkodzenia lub uszkodzenia całego elementu. Niedopuszczalne jest również, aby osadzenie łożyska było luźne, ponieważ z czasem łożysko wytrze materiał w którym jest osadzony.