مقدمة:
ينتج عن احتكاك سطح مع سطح آخر من نفس المادة، أو مادة أخرى تآكل، أو اهتراء، أو بري لأحد المادتين، أو كلاهما بنسب مختلفة فالمادة التي لها صلادة أكثر عادة ما يكون التآكل فيها أقل والعكس صحيح، ولكن لا يمكن تعميم هذه القاعدة وذلك لأن الاهتراء لا يعتمد على خاصية معينة من خواص المادة مثل المرونة والصلادة، لكنه يعتمد على خواص المنظومة المتحركة ككل.
الصلادة (أو القساوة) هي خاصية للمواد تحدد مدى قابلية المادة لتحمل الخدش بالمعادن، فالصلادة تعتمد الصلادة على التركيب الكيميائي للمادة بالإضافة إلى البنية الدقيقة.
ومن هنا يمكن تعريف الاهتراء على أنه ضرر يحدث لسطح مادة صلبة نتيجة وجود حركها ميكانيكية بينها وبين سطح مادة أخرى بحيث يشمل هذا الضرر تناقص أو تآكل مستمر في سطح المادة الأقل صلادة.
والصورة التالية حدوث اهتراء لأحد مكونات نقل الحركة في الدراجات.
أشكال تواجد الاهتراء في المنظومات الميكانيكية:
أي مكونين بينهم حركة نسبية – أي يتحرك أحدهما أو كلاهما بالنسبة للآخرـــ من الممكن حدوث بري أو اهتراء أو تآكل – كلا منهم من الممكن أن يشير لكلمة Wear – مثل:
- التروس
- كراسي التحميل
- 1.wear Adhesive يحدث نتيجة التصاق أحد السطحين المتحركين بالآخر
-
- Abrasive wear 2
يحدث نتيجة حفر أو خدش أحد السطحين للأخر -
-
- Surface Fatigue
يحدث نتيجة تكرار التحميل بين سطحين بصورة دورية مثال على ذلك ما حدث في هاواي ، رحلة ألوها 243 ، طائرة بوينج 737 ، تمزق الجزء العلوي من منطقة مقصورة الطائرة في منتصف الرحلة. كان التعب المعدني هو سبب الفشل.
-
- 4.Erosive wearيحدث عندما تتواجد الحركة النسبية بين سطح المكون الميكانيكي وأحد الموائع التي من الممكن أن تحتوي على جزيئات صلبة ويظهر هذا النوع من الاهتراء في المضخات وأنابيب نقل السوائل كالماء كالبترول بشكل كبير.
-
- 5.Corrosive wear ينشأ هذا النوع الاهتراء نتيجة حدوث الاهتراء في بيئة نشطة كيمائيا فيحدث تفاعل كيمائي إلى جانب التفاعل الميكانيكي بين الأسطح.
-
- الاهتراء مفيد أم مضر؟!في معظم الأحيان يكون الاهتراء مضر وقد يؤدي إلى فشل المنتج في أداء وظيفته وخروجه من الخدمة كما في الأمثلة السابقة ولكن توجد بعض التطبيقات يكون فيها البري مفيد, من أمثلة هذه التطبيقات الكتابة بالكلم الرصاص فبدون حدوث اهتراء لسن القلم نتيجة احتكاكه مع الورقة لن تتم عملية الكتابة.
-
- قياس الاهتراءلا يوجد معيار خاص لاختبار أو قياس مقاومة اهتراء المواد. وهذا يعود لطبيعة الاهتراء المعقدة، وخصوصا “الاهتراء الصناعي”، والصعوبات المرافقة لعملية نمذجة الاهتراء الدقيقة. وقد طورت العديد من اللجان اختبارات الاهتراء محاولة وضع معايير لاختبار الاهتراء لتطبيقات معينة. وفي بعض النتائج لاختبارات الاهتراء المعيارية (كتلك التي صاغتها اللجان الفرعية الجمعية الأمريكية لاختبار المواد)، يعبر عن فقدان المادة أثناء الاهتراء كنسبة من الحجم. يعطي فقدان الحجم صورة أصح من فقدان الوزن.من أشهر أجهزة قياس الاهتراء جهاز Pin on disc wear tester الموضح في الصورة التالية
-
- فوائد الاهتراء من ناحية الصيانة:مرت الصيانة بمراحل مختلفة من التطور فمع بدء الثورة الصناعية وحتى وقت قريب كان أسلوب الصيانة الشائع هو أسلوب ردة الفعل بمعنى أنه عند تتعطل الآلة يتم إصلاحها، أما إذا كانت الآلة تعمل بشكل جيد فإنه لا يتم عمل أي نشاط لهُ علاقة بالصيانة. أي أنه في هذه الفترة كان مفهوم الصيانة هو: إصلاح الآلة إذا تعطلت.إلا أنه مع تطور الصناعة ظهرت الحاجة لاتخاذ بعض الإجراءات لتلافي المشاكل التي كانت تحدث بسبب استخدام أسلوب ردة الفعل في الصيانة مثل: توقف الإنتاج لفترات طويلة من أجل الإصلاح، واحتمالات حدوث خسائر كبيرة في الآلات أو في الأرواح نتيجة العطل المفاجئ وغير المتوقع، ومن هنا جاء التفكير في الصيانة الوقائية والتي تعتمد فكرتها على أن لكل آلة ولكل جزء من أجزائها عمر افتراضي معين يمكن حسابه بالتقريب لذلك فإنه قبل موعد انتهاء عمره الافتراضي يستبدل وبذلك نتجنب حدوث الكثير من الأعطال غير المتوقعة التي كانت تحدث في السابق.
ومن طرق الصيانة التي تتم للماكينات دون الحاجة لخروجها عن الخدمة مؤقتاً هي عمل تحليل للجزيئات الناتجة عن عملية البري حيث يقوم المهندس بأخذ عينة من دورة تزييت الماكينة وتحليلها ودراسة الجزيئات الناتجة عن البري ومنها يستطيع معرفة حالة الماكينة وحاجتها للصيانة من عدمه.
-
- كيف يضع المصمم في اعتباره البري أثناء:من الأمور التي لا يمكن لمهندس التصميم التغافل عنها هي حدوث البري بين المكونات الميكانيكية، وللتقليل من الأثار الضارة للاهتراء لابد أن يراعي المصمم الآتي:
- اختيار المواد المناسبة لأزواج الأسطح للمكونات التي يحدث بينها حركة نسبية فعادة يفضل أن تكون المواد لكلا السطحين مختلفة لتجنب حدوث اهتراء التصاقي نتيجة حدوث روابط كيميائية بين الأسطح التي لها نفس المادة.
- وجود دورة تزييت مناسبة للمنظومة المتحركة.
- الصيانة الوقائية لأجزاء الآلة.
