ניתוח סיבות ופתרונות לסדיקה בטבעת

מבוא סדקים בתבנית הטבעת הם בין מצבי הכשל היקרים ביותר בתפעול טחנת גלולות. בניגוד לבלאי מתקדם אשר פוגע באיכות הגלולות בהדרגה ומספק אזהרה באמצעות ירידה בתפוקה ועלייה בעדינות, סדקים מתרחשים לעתים קרובות בפתאומיות, וגורמים להשבתה לא מתוכננת, אובדן ייצור, ובמקרים חמורים, נזק לגלילים, מיסבים ומכלול הציר הראשי. כשל קטסטרופלי יחיד בתבנית הטבעת יכול לעלות לטחנת הזנה בינונית עשרות אלפי דולרים באובדן ייצור, חלקי חילוף ועבודה לתחזוקה דחופה. הבנת הגורמים הבסיסיים לסדקים בתבנית הטבעת ויישום אמצעי מניעה חיוניים לאמינות הייצור ולבקרת עלויות. 1. שתי הקטגוריות של סדקים בתבנית הטבעת סדקים בתבנית הטבעת מתחלקים לשתי קטגוריות רחבות: סדקים מכניים נובעים מהתקנה לא נכונה, רכיבי חיבור שחוקים או מאמץ מכני מוגזם. סדקים אלה נובעים בדרך כלל בנקודות ריכוז מאמץ, משטחי הרכבה, חריצי מפתח, חורי ברגים או ממשקי הידוק ומתפשטים לאורך נתיבים של מאמץ מקסימלי. סדקים תפעוליים נובעים משימוש לא נכון, כולל עומס יתר, נזק לחפצים זרים, הליכי הפעלה/כיבוי שגויים או ניקוי לא מספק של התבנית. סדקים אלה נובעים לעתים קרובות על משטח העבודה ועשויים להציג דפוסים אופייניים הקשורים למיקום הגליל. שתי הקטגוריות ניתנות למניעה באמצעות נהלים נכונים ומשמעת תחזוקה. 2. 15 הגורמים והפתרונות שלהם הניתוח הבא מאורגן לפי מנגנון הכשל, מהנפוץ ביותר לפחות נפוץ, בהתבסס על ניסיון בשטח בפעילות טחנות הזנה. כל סיבה משויכת לחתימה אבחונית ולפעולה מתקנת שלה. קטגוריה א': בלאי רכיבים והתאמה מכנית 1. בלאי בלוק הידוק (נקודות בהירות על משטח ההידוק) סיבה: בלוק ההידוק בתוך חישוק ההידוק שחוק או מעוות, ויוצר פיזור לחץ לא אחיד על גוף הטבעת. לחץ גבוה מקומי בממשק ההידוק גורם לסדקים. חתימה אבחונית: נקודות בהירות או אזורים מלוטשים על משטח ההידוק, סימני בלאי לא אחידים על משטח גלגל ההינע. פתרון: החלף את חישוק ההידוק מיד. אין לנסות לפצות על מהדקים שחוקים על ידי הידוק יתר על המידה [1]. 2. בלאי משטח התאמת גלגל ההינע סיבה: משטח ההתאמת של גלגל ההינע שחוק, וגורם לרפיון ניכר בין התבנית למכלול הגליל. רפיון זה מאפשר לתבנית לזוז תחת עומס, ויוצר כוחות פגיעה המתחילים סדקים. חתימה אבחונית: בלאי גלוי על משטח הרכבת גלגל ההינע, משחק מדיד בין התבנית לגלגל ההינע, דפוס בלאי לא אחיד על המשטח הפנימי של התבנית. פתרון: החלף או תקן את גלגל ההינע מיד. לחלופין, הגדל את סבילות ההתאמה של משטח מכלול הטבעת במסגרת מפרטי היצרן [1]. 3. בלאי או עיוות של טבעת דחיסה סיבה: טבעת הדחיסה המאבטחת את הטבעת נשחקת או מתעוותת באופן צירי עם הזמן, מה שמפחית את כוח ההידוק ומאפשר תנועת הטבעת תחת עומס. חתימה אבחונית: עיוות או בלאי גלויים על משטח טבעת הדחיסה, משחק צירי במכלול הטבעת. פתרון: בדוק והחלף את טבעת הדחיסה באופן מיידי. זהו רכיב מתכלה שצריך להיות חלק מתחזוקה מונעת מתוזמנת [1]. 4. בלאי מפתח הנעה סיבה: בלאי של מפתח ההנעה המעביר מומנט מגלגל ההנעה לטבעת הטבעת יוצר מרווח המאפשר עומס פגיעה במהלך ההפעלה ושינויי עומס. אפקט הפטיש החוזר יוזם סדקי עייפות בחריץ המפתח. חתימה אבחונית: בלאי גלוי על מפתח ההנעה, מרווח מדיד בין מפתח לחריץ המפתח, פסולת מתכתית באזור חריץ המפתח. פתרון: מדוד באופן קבוע את המרווח בין המפתח לחריץ המפתח. החלף את מפתח ההנעה כאשר המרווח חורג ממפרט היצרן [1]. 5. נזק למסב ציר ראשי סיבה: מיסבי ציר ראשי פגומים מאפשרים לפיר להתנדנד, ומכניסים כוחות רוחביים מחזוריים על טבעת הטבעת. כוחות אלה יוצרים מאמץ עייפות המתרכז בנקודות ההרכבה. סימן אבחון: רעש מיסב נשמע, יציאת ציר נראית לעין, רעידות שעולות עם מהירות הפעולה, דפוס בלאי לא אחיד של המכבש. פתרון: החלף את מיסב הציר הראשי באופן מיידי. החלפת המסב צריכה לפעול לפי המרווח המתוכנן של היצרן, לא רק כאשר הכשל ניכר [1]. 6. עייפות קפיץ Belleville סיבה: דסקיות קפיץ Belleville במכלול הידוק המכבש מאבדות מגמישות עם הזמן עקב עומס מחזורי. כוח קפיץ לא מספיק מאפשר תנועת המכבש ועומס פגיעה. סימן אבחון: כוח הידוק מופחת (ניתן למדידה באמצעות מפתח מומנט במהלך ההרכבה), תנועת המכבש זוהתה במהלך הפעולה. פתרון: הוסף או החלף את קפיצי Belleville. שקול לשדרג לחומר קפיץ באיכות גבוהה יותר אם מתרחשת עייפות מוקדמת [1]. 7. בלאי ועיוות של כיסוי המכבש סיבה: כיסוי המכבש נשחק ומתעוות עם הזמן. ברגים רופפים או פגומים בנקודות החיבור של המכסה יוצרים ריכוז מאמץ בחורי הברגים בקצה המכבש הטבעתי. סימן אבחון: סדקים שמקורם בחורי הברגים בקצה המכבש, ברגי כיסוי רופפים או חסרים, עיוות כיסוי גלוי. פתרון: החלף את כיסוי המכבש. בדקו את חורי הברגים במהלך כל החלפת תבנית והחליפו כל מחבר המראה נזק להברגה [1]. קטגוריה B: נהלי הפעלה והגדרות 8. מרווח לא תקין בין גליל לתבנית סיבה: כאשר המרווח בין גליל הלחץ לתבנית הטבעת קטן מדי (פחות מ-0.1 מ"מ), נוצר מגע קשה בין הגליל למשטח התבנית. מגע מתכת-למתכת זה יוצר מאמץ מקומי גבוה ויכול לעורר סדקים על פני השטח המתפשטים פנימה. סימן אבחון: סימנים שחוקים או מלוטשים על פני השטח הפנימיים של התבנית התואמים למיקומי הגליל, בלאי מהיר של הגליל והתבנית, סדקים לאורך מסילות הגליל. פתרון: שמור על מרווח של 0.1-0.3 מ"מ. השתמש בגלגלת לחץ חדשה עם תבנית חדשה כדי להבטיח מרווח אחיד. ודא את המרווח בנקודות מרובות מסביב להיקף לאחר ההתקנה [1], [2]. 9. התקנה לא נכונה של הגלגלת (חוסר יישור צירי) סיבה: גלגלת הלחץ אינה מותקנת כהלכה, מה שגורם לחוסר יישור צירי בין הגלגלת לאזור העבודה של תבנית הטבעת. זה יוצר לחץ לא אחיד לאורך רוחב התבנית, כאשר קצה אחד חווה עומס גבוה יותר. סימן אבחון: פס שחיקה לא אחיד על פני התבנית (רחב יותר בצד אחד), סדקים שמקורם בקצה משטח העבודה. פתרון: התקן את מכלול גלגלת הלחץ בצורה נכונה בהתאם להליכי היישור של היצרן. ודא את הקבלה של הגלגלת למשטח התבנית לאחר ההתקנה [1]. 10. הסרת ברזל לא יעילה סיבה: ביצועי המפריד המגנטי או התקן הסרת הברזל במעלה הזרם של טחנת הגלילים מתדרדרים. חפצי מתכת (ברגים, אומים, שברי חוטים, פסולת שחיקה מציוד עיבוד קודם) נכנסים לתא הגלילים ויוצרים שקעים על משטח העבודה שהופכים לנקודות ריכוז מאמץ לתחילת סדקים. סימן אבחון: שקעים גלויים או סימני פגיעה על משטח העבודה של התבנית, סדקים המקרינים מנקודות פגיעה. פתרון: יש לבדוק ולנקות באופן קבוע את ציוד הסרת הברזל. יש לבדוק את חוזק המגנט מעת לעת. יש להתקין מספר שלבים של הגנה מגנטית (מגנט ראשי בכניסה, מגנט משני לפני טחנת הגלילים) [1]. 11. סיכת בטיחות או הגנה מפני עומס יתר לא תקינה סיבה: שימוש בסיכת בטיחות או מושב סיכת בטיחות לא מתאים, בעל דירוג גזירה גבוה מדי, מאפשר לעומס מוגזם להגיע לתבנית הטבעת לפני שהתקן הבטיחות מופעל. חתימת אבחון: סדקים ללא אזהרה מוקדמת, סיכת בטיחות שלמה לאחר כשל בתבנית, עדות לעומס יתר (יומני קפיצות זרם מנוע). פתרון: יש להשתמש בסיכות בטיחות המסופקות על ידי יצרן טחנת הגלילים עם דירוג הגזירה הנכון לתבנית וליישום. לעולם אין להחליף בפינים בעלי דירוג גבוה יותר כדי "לפתור" כשלים תכופים של סיכות גזירה. גזירה תכופה מצביעה על בעיית תהליך שיש לחקור [1]. 12. תבנית לא מנוקה כאשר היא במצב סרק (חסימת חומר מוקשה) סיבה: כאשר טחנת הגלילים מפסיקה את הייצור כאשר חומר ההזנה עדיין בתוך חורי התבנית, חום שיורי מתייבש ומקשה את החומר. בהפעלה מחדש, פקקים מוקשים אלה מתנגדים לבליטה בכוח גבוה בהרבה מאשר פירה טרי, ויוצרים לחץ מקומי מוגזם שיכול לסדוק את התבנית. חתימת אבחון: סדקים לאחר הפעלה מחדש לאחר הפסקת ייצור, עדות לחומר התקשה בחורי התבנית הסמוכים לסדק. פתרון: לפני הכיבוי, יש לנקות את התבנית בחומר שמנוני שאינו קורוזיבי (כגון קמח זרעי שמן או תרכובת ייעודית לניקוי תבנית) הממלאת את החורים ומונע התקשות. הליך זה צריך להיות חובה לכל כיבוי העולה על 30 דקות [1], [2]. 13. שימוש בכלי פלדה קשה להתקנה/הסרה של התבנית סיבה: חבטה ישירה של התבנית הטבעתית עם כלי פלדה קשה (פטיש ברזל, דחף פלדה) במהלך ההתקנה או ההסרה גורמת לנזקי פגיעות, סדקים זעירים וריכוזי מאמץ שיכולים להתפשט לסדקים מלאים במהלך הפעולה שלאחר מכן. חתימה אבחונית: סימני פגיעות על גוף התבנית או פני הקצה, סדקים שמקורם בנקודות פגיעות גלויות או בסמוך להן. פתרון: יש להשתמש רק בפטישים מעץ או רכים להתקנת התבנית. אם נראה כי יש צורך בכוח מופרז, יש לבדוק את הסיבה (חוסר יישור, קוצים על משטחי חיבור, מידות תבנית שגויות) במקום להפעיל כוח רב יותר [1], [2]. 14. הזנה מוגזמת או מזין לא מותאם לאחר החלפת התבנית סיבה: בעת מעבר לתבנית בקוטר קטן יותר או לתבנית עם תצורת חור שונה, יש להתאים את המזין לקיבולת התפוקה של התבנית החדשה. הזנה מוגזמת גורמת להצטברות חומר בין הגלילים, מה שמגדיל את העומס מעבר לגבול המבני של התבנית. סימן אבחון: סדקים זמן קצר לאחר החלפת התבנית, עדות לעומס יתר על התבנית (זרם המנוע ברמה המרבית המדורגת או גבוהה ממנה), גישור חומר או הצטברות בין הגלילים. פתרון: התאמת מהירות מנוע המזין לאחר החלפת התבנית. שימוש בכונן תדר משתנה (VFD) או בבקר אלקטרומגנטי כדי להתאים את קצב ההזנה לקיבולת התבנית. התחל בקצב הזנה מופחת והגבר בהדרגה תוך ניטור זרם המנוע [1]. 15. אין מגרד הזנה עם חומרים עתירי סיבים סיבה: בעת עיבוד חומרים עתירי סיבים ללא מגרד הזנה מותקן כראוי, החומר מצטבר בצורה לא אחידה לאורך רוחב התבנית, ויוצר פיזור לחץ לא אחיד ועומס יתר מקומי. סימן אבחון: סדקים בצד אחד של משטח העבודה של התבנית, פיזור חומר לא אחיד גלוי במהלך הפעולה. פתרון: התקן מגרד הזנה חדש וודא פיזור חומר אחיד לאורך רוחב התבנית המלא. עבור טחנות המעבדות פורמולציות מגוונות, שקול עיצובים של מגרדים מתכווננים [1]. 3. לוח זמנים לתחזוקה מונעת | מרווח | בדיקה/פעילות | |—|—| | יומי | בדוק הסרת ברזל ציוד, בדיקת משטח התבנית לאיתור סימני פגיעה, בדיקת מרווח גלילים | | שבועי | מדידת מרווח מפתח ההינע, בדיקת מצב טבעת הדחיסה, בדיקת מומנט קפיץ בלוויל | | חודשי | בדיקת מצב מיסב הציר הראשי (ניתוח רעידות אם קיים), בדיקת מכסה תבנית הלחץ והמחברים | | כל החלפת תבנית | בדיקת בלוקי ההידוק, משטח התאמת גלגל ההינע, שימוש בגלילים חדשים עם תבנית חדשה | | כל כיבוי >30 דקות | ניקוי התבנית מחומר שומני | 4. תרשים זרימה לאבחון גורם שורש כאשר תבנית טבעת נסדקת, בצעו את רצף האבחון הבא: 1. בדיקת מיקום הסדק: סדקים במשטחי הרכבה קטגוריה A (בלאי רכיבים); סדקים במשטח עבודה קטגוריה B (פעילותי) 2. בדיקת רישומי תחזוקה: האם התבנית הוחלפה לאחרונה? האם מזין ההזנה כוון? האם הותקנו גלילים חדשים? 3. בדיקת רכיבי חיבור: מדידת מרווח מפתח ההינע, מצב טבעת הדחיסה, בלאי בלוק ההידוק 4. סקירת יומני הפעלה: בדיקת זרם המנוע בזמן הכשל (עומס יתר?), קצב ייצור (הזנה מוגזמת?), שינויים אחרונים בפורמולציה (עלייה בתכולת הסיבים?) 5. תיעוד הכשל: צילום מיקום הסדק ותבניתו, שמירה על התבנית הכושלת לניתוח מטלורגי אם מצב הכשל הוא לא ברור 5. דוגמה למקרה: סדקים בתבנית לאחר שינוי פורמולציה מפעל הזנה לעופות חווה שני סדקים בתבנית הטבעת תוך שלושה חודשים לאחר ניסוח מחדש כדי לכלול תוצרי לוואי עתירי סיבים. החקירה גילתה: – תכולת הסיבים עלתה מ-5% ל-9%, אך מגרד ההזנה לא שודרג – התבנית דורגה לפורמולציה המקורית דלת הסיבים – החומר הצטבר בצורה לא אחידה, ויצר לחץ גבוה ב-40% על קצה תבנית אחד פעולות מתקנות: התקנת מגרד הזנה משודרג, יחס דחיסה מותאם לפורמולציה עתירת הסיבים, ויישום הודעה על שינוי פורמולציה לצוות התחזוקה לפני כניסת מנות חדשות לייצור. לא התרחשו סדקים נוספים ב-12 החודשים שלאחר מכן. מסקנה כל 15 הגורמים לסדקים בתבנית הטבעת ניתנים למניעה. החוט המשותף המחבר ביניהם הוא תחזוקה ממושמעת והיצמדות לנהלי הפעלה של היצרן. מפעלי הזנה המיישמים את לוח הזמנים לתחזוקה מונעת המתואר לעיל, שומרים על מרווח נכון בין הגליל לתבנית, משתמשים בכלים מתאימים להתקנת התבנית, מנקים את התבנית לפני הכיבוי ומתאימים את התבנית לפורמולציות יכולים לצפות לחסל את הרוב המכריע של מקרי הסדקים בתבנית הטבעת. כאשר מתרחשים סדקים, אבחון שורש שיטתי מונע הישנות. מאמר זה הוא חלק מ סדרת משאבים טכניים של Ring Dies.