Se una macchina continua a funzionare per un certo periodo, prima o poi si verificheranno guasti ai suoi componenti. In generale, esistono sei categorie di guasti alle macchine: abrasione, fatica, corrosione, vibrazioni e rumore. Come dovremmo gestire tali fallimenti? Le discussioni in questo articolo toccheranno brevemente come gestire i casi di fallimento componenti della macchina nonché come mantenerli in circostanze normali.
Alcune modalità comuni di guasto dei componenti della macchina
Modalità di guasto dei componenti della macchina | Cookie di prestazione |
Articoli per componenti di macchine | 1. Correre usurato; 2. Usura abrasiva; 3. Usura per fatica superficiale; 4. Vettura termica; 5. Usura corrosiva; 6. Usura da trasformazione di fase; 7. Usura fluidodinamica |
Affaticamento dei componenti della macchina | Le cricche da fatica vengono generate e ulteriormente propagate in aree di elevata sollecitazione o bassa resistenza sullo strato superficiale della parte o del componente. |
Corrosione dei componenti della macchina | Il danno è causato da reazioni chimiche o elettrochimiche tra il materiale metallico e l'ambiente circostante. La corrosione del metallo è un fenomeno naturale comune. |
Vibrazioni dei componenti della macchina | Il movimento ciclico infinito tra la parte del processo e l'utensile provoca vibrazioni nel tempo, che possono essere classificate come vibrazioni libere, vibrazioni forzate e vibrazioni autoeccitate. |
Rumore dei componenti della macchina | Le vibrazioni meccaniche si verificano nei macchinari durante il funzionamento o la rotazione, causando la vibrazione dei componenti meccanici o degli oggetti circostanti, con conseguente rumore delle onde sonore. |
Come gestire l'usura dei componenti della macchina?
(1) Usura normale
- Attrito tra i componenti: mantenere le parti pulite e lubrificate.
- Usura causata da particelle dure: Mantenere la pulizia tra le parti e coprire eventuali aree esposte.
- Usura per fatica dei componenti sottoposti a carichi alternati a lungo termine: rimuovere tutti i giochi, scegliere lubrificanti adeguati, ridurre eventuali vibrazioni aggiuntive e aumentare la precisione dei componenti.
- Corrosione dei componenti da parte di sostanze chimiche: elimina le sostanze chimiche dannose e migliora la resistenza alla corrosione delle parti.
- Cambiamenti nella struttura metallografica della superficie o proprietà di adattamento dei componenti in condizioni di alta temperatura: cercare metodi per migliorare le condizioni di lavoro o utilizzare materiali resistenti alle alte temperature e all'usura per realizzare le parti.
(2) Usura anomala
La qualità della riparazione o della produzione non soddisfa i requisiti di progettazione: impegnarsi in severi controlli di qualità.
Violazione delle procedure operative: acquisire familiarità con le prestazioni meccaniche e operare con cautela.
Che cos'è la fatica dei componenti della macchina?
La fatica si riferisce all'inizio e alla propagazione di cricche nei materiali dovute al carico ciclico. La fatica si verifica in tre fasi che includono l'inizio della fessura, poi arriva la fase di propagazione della fessura e infine la fase di cedimento.
Fase 1: Inizio del crack
È da qui che inizia il cedimento per fatica. È caratterizzato dalla produzione di piccole crepe o difetti all'interno dei materiali derivanti dal carico ciclico. Tali fratture normalmente iniziano intorno a luoghi con concentrazione di stress come angoli acuti, tacche o imperfezioni superficiali. Il carico ciclico induce una deformazione plastica localizzata, favorendo l’innesco di cricche. Queste crepe sono spesso microscopiche e non possono essere viste facilmente.
Fase 2: Propagazione delle crepe
Le crepe del primo stadio che si creano iniziano a propagarsi attraverso il materiale. Man mano che avanza, interagendo con la microstruttura a modo suo, come i bordi dei grani, le impurità possono influenzare un cambiamento di direzione verso la ramificazione o il riorientamento del percorso della fessura. La caratteristica di questo stadio particolare sarebbe una crescita lenta fino al raggiungimento di una dimensione critica.
Fase 3: fallimento
Nella fase finale, quando la fessura raggiunge una dimensione critica e il materiale non riesce più a sopportare il carico ciclico applicato, si verifica la rottura definitiva. A questo punto, l'area della sezione trasversale rimanente del materiale è troppo piccola per sopportare lo stress applicato che porta ad una rapida propagazione della cricca e ad un'improvvisa frattura completa. Alla fine, i cedimenti finali sono generalmente caratterizzati da caratteristiche quali labbri di taglio, segni di spiaggia e striature sulle superfici di frattura. Tuttavia, vale la pena ricordare che il cedimento per fatica richiede alcuni cicli che dipendono da vari fattori, ad esempio, proprietà dei materiali interessati, livelli di stress coinvolti, finitura superficiale e condizioni di carico, tra le altre cose.
Come affrontare la fatica dei componenti della macchina?
L'approccio per affrontare la fatica nei componenti meccanici dipende dalla gravità del danno da fatica e dalla criticità del componente.
Alcuni modi comuni di gestire la fatica includono:
Sostituzione dei componenti: Quando il componente meccanico è gravemente danneggiato dalla fatica che supera il limite di utilizzo sicuro, potrebbe essere meglio sostituirlo con uno nuovo.
Riparazione e rinforzo: Le misure adottate per riparare le fatiche minori potrebbero comportare metodi di riparazione o rinforzo attraverso la riparazione di crepe o il tappo di buchi, tra gli altri.
Riprogettazione: Nel caso in cui vi siano problemi ripetitivi riguardanti la fatica nei componenti meccanici, è possibile riprogettare il componente migliorando le forme geometriche, la selezione dei materiali o anche ridistribuendo le deformazioni migliorandone la resistenza alla fatica.
Rafforzare il monitoraggio per aiutare a identificare i primi segni di affaticamento adottando adeguate misure di riparazione o sostituzione.
Come gestire corrosione dei componenti della macchina?
Esistono diversi modi per gestire la corrosione dei componenti della macchina, che includono il tipo di corrosione, l'entità del danno e alcune altre circostanze specifiche come:
Pulizia e rimozione della ruggine
L'area corrosa deve essere prima pulita per rimuovere lo sporco o le impurità superficiali. È possibile utilizzare materiali e attrezzature per la pulizia adeguati come spazzole, vestiti o spray. Infine, è possibile utilizzare il metodo meccanico mediante raschietto, smerigliatrice o sabbiatrice per raschiare la parte corrosa e ripristinare la levigatezza della superficie del componente.
Rivestimenti anticorrosione
Si consiglia di prevenire la corrosione dei componenti della macchina applicando su di essi rivestimenti anticorrosione. Alcuni tipi comuni di rivestimento anticorrosivo sono costituiti da vernici, rivestimenti polimerici, rivestimenti o placcature in gomma (ad esempio zincatura, cromatura ed galvanica) con rivestimenti a spruzzo termico come la spruzzatura termica di zinco/polimero per immersione a caldo. Forniscono barriere fisiche per impedire il contatto di aria/acqua/sostanze chimiche con le superfici metalliche, quindi nessuna corrosione.
Oli e lubrificanti anticorrosione
Fornendo protezione e meccanismi di lubrificazione, oli e lubrificanti anticorrosione adeguati riducono le possibilità che si verifichi la corrosione. Tali tipi di prodotti possono riempire piccoli difetti su una superficie mentre la realizzazione di pellicole protettive isola l'ambiente del metallo.
Trattamento della corrosione
La corrosione può essere affrontata anche con metodi chimici. Per esempio; la pulizia acida può rimuovere ossidi e strati corrosi sulla superficie metallica mentre la pulizia alcalina neutralizza i residui acidi prevenendo così ulteriore corrosione. Le tecniche elettrochimiche come la protezione anodica e la protezione catodica proteggono la superficie del materiale applicando corrente o utilizzando mezzi elettrochimici.
Sostituzione dei componenti danneggiati
A volte la corrosione sui componenti della macchina può essere così grave da non poter essere riparata, pertanto in tale situazione diventa necessaria la sostituzione. Ma le nuove parti dovrebbero essere realizzate con materiali resistenti alla corrosione o adottare misure adeguate contro la corrosione
Come gestire le vibrazioni dei componenti della macchina?
Quando si tratta di vibrazioni di parti di macchine, è necessario considerare la fonte e le condizioni circostanti. Di seguito sono riportati alcuni approcci comuni per mitigare le vibrazioni nei componenti della macchina:
Bilanciamento
Lo squilibrio è una delle cause delle vibrazioni dei componenti della macchina. Le vibrazioni possono essere ridotte eseguendo il bilanciamento dinamico o il bilanciamento statico. Il bilanciamento dinamico avviene quando i componenti vengono bilanciati durante il funzionamento. Il bilanciamento statico, invece, avviene quando la macchina non è in movimento.
Smorzamento e isolamento
Le tecniche di smorzamento e isolamento possono aiutare a ridurre al minimo il trasferimento delle vibrazioni e le interferenze. Ciò può comportare l'uso di smorzatori, cuscinetti isolanti, supporti isolanti, ecc. Questo assorbe o dissipa l'energia dalle vibrazioni riducendola su un diverso componente della macchina.
Ispezione e riparazione di parti sciolte
Anche le vibrazioni derivano da parti allentate. Esaminare periodicamente gli elementi della macchina, in particolare i giunti e gli elementi di fissaggio, per verificarne la tenuta. In caso di fissaggi allentati, è necessario ripararli immediatamente.
Regolazione delle condizioni operative
La modifica dei parametri operativi come la riduzione della velocità, la modifica dei carichi o la regolazione dei parametri operativi potrebbe ridurre i livelli di vibrazioni nei macchinari. È necessario identificare le impostazioni operative ottimali in base alla situazione e alle esigenze specifiche.
Lubrificazione e manutenzione
Per ridurre al minimo le vibrazioni è necessario mantenere adeguate pratiche di lubrificazione e manutenzione. Assicurarsi che i componenti della macchina siano adeguatamente lubrificati seguendo le regolari procedure di manutenzione indicate dal produttore, inclusa la pulizia, la lubrificazione o la sostituzione delle parti usurate, tra le altre.
Rafforzamento e rinforzo delle strutture
Al fine di migliorare la rigidità e la resistenza alle vibrazioni dei componenti soggetti a frequenti scuotimenti; potrebbe richiedere un rinforzo della loro struttura, il che significa che devono fare un lavoro di rafforzamento su di essi aggiungendo supporti e irrigidendo le parti di connessione utilizzando materiali rigidi, tra gli altri.
Tecniche di controllo delle vibrazioni
Potrebbe essere necessario utilizzare metodi specializzati di controllo delle vibrazioni in situazioni che comportano forti vibrazioni attraverso il controllo attivo delle vibrazioni, il controllo passivo delle vibrazioni, l'assorbimento delle vibrazioni o le tecniche di isolamento delle vibrazioni come quelli menzionati sopra.
Come affrontare rumore dei componenti della macchina?
Per risolvere il problema del rumore dei componenti della macchina è necessario considerarne le cause e le situazioni specifiche. Ecco alcuni metodi comuni per gestire il rumore dei componenti della macchina:
Isolamento acustico: Per isolare la fonte del rumore vengono utilizzati materiali fonoassorbenti, stanze o pareti insonorizzate. Questi tipi di materiali e strutture assorbono o rimbalzano il suono riducendone al minimo la diffusione nell'ambiente circostante.
Riduzione e isolamento delle vibrazioni: Se si riducono le vibrazioni nei componenti della macchina, ci sarà meno rumore. In questo caso si possono utilizzare assorbitori di vibrazioni, cuscinetti isolanti o supporti. Aiutano a smorzare o disperdere le vibrazioni portando così a basse radiazioni.
Progettazione dell'ottimizzazione acustica: Quando si progettano componenti di una macchina, è importante considerare il controllo del rumore. Ciò implica avere una struttura che massimizzi la portata ottimizzata e riduca al minimo la risonanza e il ruggito del flusso d'aria. Facendo uso di progetti corretti, sia la produzione che la trasmissione dei suoni vengono ridotte al minimo.
Manutenzione e manutenzione: I livelli di rumore possono essere ridotti effettuando una corretta manutenzione ed effettuando regolarmente la manutenzione delle parti della macchina. È tuttavia necessario assicurarsi che tutte le parti siano ben lubrificate, eventualmente serrate e talvolta sostituite quando usurate, in modo che non si verifichino rumori dovuti a forze di attrito o anche a fattori come l'allentamento.
Attrezzature e tecnologie per il controllo del rumore: La propagazione del rumore può essere ridotta al minimo utilizzando queste apparecchiature che includono silenziatori realizzati con materiali fonoassorbenti, tra gli altri, utilizzati come dispositivi attraverso i quali i suoni tendono a non passare facilmente mentre alcuni modi efficaci dipendono dalle caratteristiche sonore richieste dall'origine della sorgente stessa insieme alle condizioni prevalenti.
Controllo del funzionamento e dell'ambiente di lavoro: Ridurre al minimo la generazione e la trasmissione di macchine rumorose adottando le misure necessarie prima che si verifichino effettivamente. Ad esempio riducendo la frequenza di rotazione del motore, regolando l'entità del carico (in produzione) oltre all'utilizzo di barriere tra le persone che lavorano insieme, ad esempio sistemi di suddivisione degli uffici.
Formazione e sensibilizzazione: Il personale che opera correttamente richiede la conoscenza delle possibili minacce associate ai suoni ad alta intensità emessi dagli apparecchi tecnici che porteranno alla fine a una diminuzione della produzione di rumore durante il loro utilizzo.
Come scegli le parti della macchina giuste per il tuo progetto?
Il successo del vostro progetto dipende dalla scelta dei giusti componenti della macchina. Ecco alcuni semplici passaggi da eseguire quando si scelgono le parti della macchina:
- Riconoscere i requisiti del progetto
Devi prima specificare cosa ci si aspetta dal tuo progetto. Dovrebbero essere prese in considerazione caratteristiche come la funzionalità della macchina, le esigenze prestazionali, l'ambiente operativo e molto altro ancora. Questi possono aiutare nella scelta delle parti giuste della macchina.
- Scopri cosa c'è in offerta
Effettua un'indagine di mercato per conoscere le opzioni disponibili per queste parti della macchina. Per scoprire quali parti sono adatte al tuo progetto, cerca eventuali fornitori, produttori o risorse online.
- Qualità e affidabilità
Quando si tratta di acquistare componenti di macchine, la qualità e l'affidabilità sono fattori importanti da considerare. Pertanto, assicurati sempre che i componenti selezionati abbiano una comprovata esperienza di qualità e affidabilità, garantendo così prestazioni e affidabilità a lungo termine delle macchine.
- Compatibilità e integrazione
Garantire che tutte le parti selezionate siano integrate in altri sottosistemi senza intoppi all'interno del sistema in costruzione. Le dimensioni, le interfacce e i metodi di connessione del componente diventano quindi considerazioni critiche se si intende installarlo e utilizzarlo correttamente.
- Prestazioni/Specifiche tecniche
Per verificare se gli standard richiesti sono stati raggiunti dopo l'acquisto è necessario valutarne le prestazioni e le specifiche tecniche. Tra questi fattori figurano potenza, velocità, capacità di carico di precisione, ecc.
- Accessibilità
Pensa anche alla sua convenienza: considera il prezzo rispetto alle prestazioni o viceversa, bilanciando entrambi i lati solo per soddisfare i vincoli di budget rispetto ai requisiti del progetto.
- Servizi di stock e supporto disponibili
Considerare se i pezzi di ricambio possono essere facilmente ottenuti da fornitori che forniscono supporto tecnico in termini di servizi post-vendita oltre ad offrire sostituzioni per articoli usurati dopo l'acquisto
Sintesi
Quelli sopra indicati sono i tipici tipi di guasti che i componenti della macchina tendono a subire dopo aver funzionato per un certo periodo. Tuttavia, i guasti effettivi possono differire a seconda del tipo di particolare componente, delle condizioni di lavoro e dell'ambiente di applicazione. La manutenzione regolare e l'ispezione possono aiutare a identificare tempestivamente i probabili guasti e ad effettuare le necessarie riparazioni o sostituzioni di parti, migliorando così l'affidabilità e l'efficienza delle macchine.
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