فروگرافی تحلیلی یکی از قدرتمندترین ابزارهای تشخیصی در آنالیز روغن به شمار میرود. در صورت اجرای صحیح، این روش بازدهی بسیار بالایی نسبت به هزینههای صرفشده در برنامه آنالیز روغن ایجاد میکند. با این حال، به دلیل هزینه نسبتاً بالاتر و همچنین درک نادرست از ارزش واقعی آن، اغلب از برنامههای آنالیز روغن حذف میشود.
فرآیند انجام این آزمون طولانی بوده و نیازمند مهارت و تجربه یک آنالیزور آموزشدیده است. از اینرو، هزینههای اجرای فروگرافی تحلیلی در مقایسه با سایر آزمونهای آنالیز روغن بیشتر است. اما در صورتی که بهدرستی درک شود این روش چه اطلاعات ارزشمندی را آشکار میسازد، اغلب متخصصان بر این باورند که مزایای آن بهمراتب از هزینههایش بیشتر بوده و در مواجهه با سایش غیرعادی، آن را بهصورت خودکار در برنامه آنالیز لحاظ میکنند.
اصل کار (Principle)
در فروگرافی تحلیلی، ذرات جامد معلق در روانکار جدا شده و بهصورت نظاممند بر روی یک اسلاید شیشهای رسوب داده میشوند. سپس اسلاید با استفاده از میکروسکوپ مورد بررسی قرار میگیرد تا اندازه، غلظت، ترکیب، مورفولوژی و وضعیت سطحی ذرات سایشی آهنی و غیرآهنی مشخص شود.
این بررسی دقیق، در واقع ماهیت سایش غیرعادی را آشکار کرده و مشخص میکند کدام قطعه دچار سایش شده، این سایش چگونه ایجاد شده و در بسیاری از موارد، علت ریشهای (Root Cause) آن چیست.
فروگرام (Ferrogram)
فروگرافی تحلیلی با جداسازی مغناطیسی ذرات سایشی ماشین از روغن روانکار آغاز میشود. این فرآیند با استفاده از دستگاه تهیه اسلاید فروگرام انجام میگیرد. نمونه روغن ابتدا برای بهبود تهنشینی و چسبندگی ذرات، رقیق میشود. نمونه رقیقشده بر روی یک اسلاید شیشهای مخصوص به نام فروگرام جاری میگردد.
فروگرام بر روی یک استوانه مغناطیسی قرار میگیرد که ذرات آهنی را از روغن جذب میکند. به دلیل وجود میدان مغناطیسی، ذرات آهنی در امتداد طول اسلاید بهصورت زنجیرهای مرتب میشوند، بهطوری که بزرگترین ذرات در ابتدای اسلاید رسوب میکنند.
ذرات غیرآهنی و آلایندهها که تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار نمیگیرند، در طول اسلاید حرکت کرده و بهصورت تصادفی رسوب میکنند. زنجیرههای ذرات آهنی نقش یک سد (Dyke) را ایفا کرده و به جداسازی ذرات غیرآهنی کمک میکنند. در صورت نبود ذرات آهنی، کارایی جداسازی ذرات غیرآهنی بهطور قابلتوجهی کاهش مییابد.
پس از رسوب ذرات، اسلاید با یک محلول شستوشو داده میشود تا روغن باقیمانده حذف گردد. این محلول بهسرعت تبخیر شده و ذرات بهطور دائمی به اسلاید متصل میشوند. در این مرحله، فروگرام آماده بررسی نوری با استفاده از میکروسکوپ دورنگ (Bichromatic) است.
شناسایی ذرات (Particle Identification)
فروگرام با استفاده از یک میکروسکوپ پلاریزه دورنگ مجهز به دوربین دیجیتال بررسی میشود. این میکروسکوپ از نور بازتابی (بالا) و نور عبوری (پایین) برای تشخیص اندازه، شکل، ترکیب و وضعیت سطحی ذرات آهنی و غیرآهنی استفاده میکند. ذرات بر اساس نوع سایش و منبع ایجاد آن طبقهبندی میشوند.
ترکیب ذرات ابتدا به شش گروه اصلی تقسیم میشود:
-
ذرات سفید غیرآهنی
-
ذرات مسی
-
ذرات بابیت
-
آلایندهها
-
الیاف
-
ذرات سایشی آهنی
برای کمک به تشخیص ترکیب، اسلاید به مدت دو دقیقه در دمای ۶۰۰ درجه فارنهایت تحت عملیات حرارتی قرار میگیرد.
ذرات سفید غیرآهنی
این ذرات که اغلب از آلومینیوم یا کروم تشکیل شدهاند، قبل و بعد از عملیات حرارتی بهصورت ذرات سفید براق دیده میشوند. این ذرات بهطور تصادفی روی اسلاید توزیع شده و ذرات بزرگتر معمولاً در کنار زنجیرههای ذرات آهنی جمع میشوند.
ذرات مسی
ذرات مسی قبل و بعد از عملیات حرارتی زرد براق هستند، اما پس از عملیات حرارتی ممکن است سطح آنها به رنگ سبز (Verdigris) تغییر کند. این ذرات نیز بهصورت تصادفی رسوب میکنند، بهطوری که ذرات بزرگتر در ابتدای اسلاید و ذرات کوچکتر به سمت انتهای آن دیده میشوند.
ذرات بابیت
ذرات بابیت که شامل قلع و سرب هستند، پیش از عملیات حرارتی خاکستری و گاهی لکهدار دیده میشوند. پس از عملیات حرارتی، همچنان عمدتاً خاکستری باقی میمانند اما لکههایی به رنگ آبی و قرمز روی سطح آنها ظاهر میشود و معمولاً اندازه آنها کاهش مییابد.
آلایندهها
آلایندهها معمولاً شامل گرد و غبار (سیلیکا) و سایر ذرات خارجی هستند که پس از عملیات حرارتی تغییری در ظاهرشان ایجاد نمیشود. این ذرات اغلب بهصورت کریستالهای سفید و نیمهشفاف دیده میشوند و با نور عبوری بهراحتی قابل شناسایی هستند.
الیاف
الیاف معمولاً از فیلترها یا آلودگیهای خارجی منشأ میگیرند و بهصورت رشتههای بلند دیده میشوند که نور عبوری از آنها عبور میکند. این ذرات در رنگهای مختلف ظاهر شده و معمولاً پس از عملیات حرارتی تغییری نمیکنند.
ذرات آهنی (Ferrous Particles)
ذرات آهنی به پنج دسته تقسیم میشوند:
-
فولاد آلیاژی بالا
-
فولاد آلیاژی پایین
-
اکسیدهای فلزی تیره
-
چدن
-
اکسیدهای قرمز (زنگزدگی)
ذرات آهنی بزرگتر در ابتدای اسلاید رسوب کرده و گاهی روی یکدیگر انباشته میشوند. این ذرات با نور بازتابی شناسایی میشوند و نور عبوری را کاملاً مسدود میکنند.
-
فولاد آلیاژی بالا: ذرات خاکستری-سفید که قبل و بعد از عملیات حرارتی تغییر رنگ نمیدهند و بهصورت زنجیرهای دیده میشوند.
-
فولاد آلیاژی پایین: قبل از عملیات حرارتی خاکستری-سفید بوده و پس از آن به رنگ آبی، صورتی یا قرمز تغییر میکنند.
-
اکسیدهای فلزی تیره: به رنگ خاکستری تیره تا سیاه، که میزان تیرگی نشاندهنده شدت اکسیداسیون است.
-
چدن: قبل از عملیات حرارتی خاکستری و پس از آن زرد کاهی میشود.
-
اکسیدهای قرمز (زنگ): با نور پلاریزه بهراحتی شناسایی میشوند. تجمع زیاد ذرات ریز زنگزدگی در انتهای اسلاید معمولاً نشانه سایش خورنده بوده و بهصورت «ساحل شن قرمز» توصیف میشود.
پس از تعیین ترکیب، اندازه ذرات با مقیاس میکرومتری اندازهگیری میشود. ذرات با اندازه ۳۰ میکرون یا بزرگتر بهعنوان سایش شدید یا غیرعادی طبقهبندی میشوند که نشانه قطعی شرایط عملکرد غیرطبیعی تجهیزات است.
تحلیل شکل ذرات
شکل ذرات نیز سرنخ مهمی از منبع سایش ارائه میدهد:
-
ذرات لایهای (Laminar): نشانه لهشدگی یا غلتش، معمولاً در یاتاقانها
-
ذرات دارای شیار (Striations): نشاندهنده سایش لغزشی
-
ذرات خمیده شبیه برادههای مته: نشانه سایش برشی
-
ذرات کروی: معمولاً ناشی از ترکهای خستگی یاتاقان و نشانه پوستهشدن (Spalling)
نتیجهگیری
با فروگرافی تحلیلی اندازه، شکل، رنگ، خاصیت مغناطیسی، اثرات نوری و جزئیات سطحی ذرات سایشی، یک آنالیزور ماهر میتواند تصویری دقیق از ماهیت، شدت و علت ریشهای سایش غیرعادی ارائه دهد. این اطلاعات به تیم نگهداری و تعمیرات امکان میدهد اقدامات اصلاحی مؤثر و هدفمند را در زمان مناسب اجرا کند.
اطلاعات این مقاله برگرفته از این منبع میباشد.
