Nie zaplanowana i planowana awaria w technice wynika często głównie z właściwości materiałowych

Do napisania tego tekstu skłoniło mnie prozaiczne zjawisko: Oto tani czajnik kupiony za kilkadziesiąt złotych (wiem – „chińszczyzna”,mimo że opis to ma Polski), mający jakieś kilka miesięcy już przerdzewiał przy dnie i cieknie.No niby nic,można kupić nowy,można kupić droższy – ale kwestia takich awarii jest właśnie rzeczą, którą w tym wpisie chciałbym omówić.

Wszystkie materialne przedmioty ulegają awarii prędzej czy później,to tylko kwestia czasu.Czy ten czas można jednak zaplanować – skrócić albo przedłużyć ? Istnienie metody zwanej jako „Planowe postarzanie produktu” odpowiada na to pytanie twierdząco: TAK.

No dobrze – ale jak wobec tego „zaprojektować” awarię wiertarki,dysku twardego,pęknięcie wiertła czy korozję ? Albo jak stworzyć coś,co w skrajnych warunkach przetrzyma mimo wszystko ?

Cóż, oprócz dopracowania pod względem pod względem projektu – rozmiarów obiektu i detali,kształtu i nie tylko – ważny jest właśnie dobór materiałów,a bardzo istotna jest tutaj właśnie inżynieria materiałowa. Powiedziałbym nawet,że ważniejsza. Jak to się dzieje i dlaczego tak jest ? Bezpośrednią przyczyną usterki jest to,że dany obiekt materialny przestaje wykonywać swoją dotychczasową funkcję. W jaki sposób ? Pod wpływem oddziaływania na materiał z którego jest zrobiony środowiska w jakim pracuje lub w jakie się dostał – wewnętrznego i zewnętrznego,co oznacza, że oprócz zjawisk nagłych o charakterze mechanicznym, usterka eksploatacyjna wynika z właściwości samego produktu. Wszystkie materiały bowiem podlegają zjawiskom fizycznym,wszystkie mają swoja strukturę itd. To jest ich siła i słabość.Przejdźmy jednak do przykładów.

W przypadku czajnika i wielu urządzeń znajdujących się w zwykłej wodzie albo co gorsza w jakichś jeszcze bardziej agresywnych środowiskach bardzo częstym problemem jest korozja. Jest ona rzecz jasna bardziej złożona niż się wydaje i nie opiera się tylko o problemy związane z wodą.Mamy wszak korozję chemiczną i elektrochemiczną, jest też wiele jej podrodzajów,których nie będę tłumaczył,bo artykuł w Wikipedii mimo jej wartości jako źródła wystarczy dla osób mało dociekliwych – a dla osoby dociekliwej nic co bym napisał nie wystarczy. Tym bardziej,że korozja wcale nie jest jedynym problemem. Ścieranie i tego rodzaju zjawiska są dużo powszechniejsze w maszynach pracujących na co dzień, do tego zmęczenie materiału, utlenianie, scuffing, spalling,pitting, fretting, zjawiska erozyjne, pełzanie, kawitacja, wpływ wysokiej temperatury na strukturę,inne niż typowa korozja i utlenianie zjawiska chemiczne itd…

Do tego/zamiast tego nieprawidłowa eksploatacja i przekroczenie np. wytrzymałości materiału i mamy np. coś takiego:

Ahttps://i2.wp.com/obrazki.elektroda.pl/1638044000_1348647005.jpg - załączone z elektroda.pl

Albo nawet i nie wiemy co się zepsuło. Dobór „standardowego materiału” jest kuszący dla konstruktora-mechanika,co nie zmienia faktu,że jest to rozwiązanie obarczone ryzykiem związanym z totalną niewiedzą na temat zachowania produktu. Niekiedy taka niewiedza – albo zła wola oznacza wprost awarię w niedługim okresie czasu.

Rozważmy Chińskie spawarki,wiertarki itd.Zdarza się,że niektóre firmy Chińskie zastępują uzwojenia miedziane aluminiowymi. Niby to i to prąd przewodzi,ale gęstość prądu jakie wytrzymają uzwojenia bez awarii urządzenia jest mniejsza.Rozważmy części plastikowe w pralkach czy suszarkach które nadtapiają się albo pękają szybciej w ściśle określonym momencie – co to jest ? Jest to albo błąd materiałowy, albo świadome „sztuczne postarzanie”. Dobór materiału ma tu bardzo ważne znaczenie. Myślę,że podobne znaczenie może mieć również dobór „czasu życia” poszczególnych podzespołów u produktów które nie mają być naprawiane,z pewnej bowiem perspektywy może być zwykłym marnotrawstwem używanie za dobrych materiałów w podzespołach nie mających znaczenia ze względu na to,że wcześniej i tak inny podzespół nawali.

Popatrzmy jednak też na to z drugiej strony. Przemysł lotniczy, lotnictwo wojskowe czy turbina energetyczna czy to inne elementy mające pracować pod wysokim obciążeniem dotykają tej samej kwestii od drugiej strony – konieczne są jak najlepsze materiały,bo gdy czas życia produktu jest liczony w godzinach, konieczność częstego serwisowania jest droższym problemem,zaś konsekwencje niewłaściwego,za długiego terminu serwisowania mogą być tragiczne dla klienta i dla producenta.

Mówimy tu zatem o wycinku czegoś co większe firmy nazywają Product Lifecycle Management (PLM):

PLM - Wikipedia

A właściwie – czegoś co jest jego częścią,ale nie jest do niego oficjalnie zaliczane,ponieważ jako narzędzia CAD,CAE i CAM niektórzy traktują tylko klasyczne oprogramowanie z tych dziedzin takie jak oprogramowanie typu AutoCAD czy Inventor firmy Autodesk,Solidworks czy Catia fimy Dassault Systèmes czy NX (Unigraphics) firmy Siemens PLM Software,oraz odpowiednie narzędzia metody elementów skończonych (MES/FEM) Takie jak Ansys, Abaqus, Nastran itd.  – oraz wiele innych których nie wymieniłem.Oczywiście to są potężne i wartościowe narzędzia posiadające niekiedy wbudowane pewne dane materiałowe,niemniej lekceważenie baz materiałowych jak i procesów i zjawisk materiałowych w projektowaniu produktu i procesach PLM wciąż prawdopodobnie występuje w wielu firmach przemysłowych. Tymczasem stosując odpowiednie materiałowe bazy danych część problemów z produktami można by było przewidzieć,lub ich uniknąć…

Do czego zatem konkretnie zachęcam i na co zwracam uwagę (oprócz potrzeby zatrudniania inżynierów materiałowych w firmach) ? Do korzystania w procesie projektowania produktów z baz danych dostępnych komercyjne i niekomercyjnie takich jak baza NIMS, IMDS i wiele wiele innych. I mam wrażenie,że przydały by się bazy bardziej wydajne jeśli chodzi o złożone analizy pod kątem wymagań,cen itd. Co zaś mają zrobić mali producenci ? Na początek mogliby się nauczyć,że coś tańszego tak jak przykładowo stal St3 i podobne nie jest zawsze najlepszym rozwiązaniem – a może być wręcz receptą na szybką usterkę produktu i reklamację albo niezadowolonego klienta.Konsumenci zaś powinni uważać na zbyt tanie produkty,w „okazji” często ukryty jest „haczyk” w postaci gorszego wykonania lub materiału – choć oczywiście nie należy zawsze aż tak generalizować…

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s