Do ảnh hưởng của từ trường, cỏc hạt mài mũn cú tớnh chất từ tự nú sắp xếp thành hàng dọc theo đường sức từ trường với những hạt lớn lắng đọng trờn đường vào của Ferrogram. Cỏc hạt khụng cú tớnh chất từ được phõn bố một cỏch ngẫu nhiờn dọc theo Ferrogram. Cỏc hạt mài cú tớnh chất từ tớnh đúng vai trũ
nh- vật cản chắn lại những hạt khụng từ tớnh. Vi trí 50 mm Bờ chống thấm Những hạt mài mòn gần đ-ờng ra ống dẫn ra Đ-ờng ra 0 10 20 30 40 50 56 Kh oả ng các h t ừ đ - ờ n g r a
Vùng vào- nơi có hạt chất lỏng rơi xuống đầu tiên
Hỡnh 3. 4: Sự phõn bố cỏc hạt mài trờn Ferrogram
Dọc theo chiều dài của Ferrogram đến đường ra, cỏc hạt mài đều được phõn bố từ nơi chất lỏng bắt đầu rơi xuống tấm thủy tinh (xấp xỉ khoảng 56mm)
đến đường ra, nơi mẫu được chảy ra ngoài tấm thuỷ tinh đi vào ống thải. Những hạt mài lớn nhất được lắng đọng ở vựng vào của Ferrogram, do cường độ từ trường hút những hạt mài tỷ lệ với thể tớch của hạt mài trong khi đú sức cản do độ nhớt của dung dịch đối với chuyển động của hạt lại tỷ lệ với diện tớch bề mặt hạt, nờn những hạt mài lớn cú tớnh chất từ tớnh sẽ bị lắng đọng đầu tiờn. Nơi mà mẫu ở vị trớ 50mm hạt mài cú từ tớnh và cú kớch thước chớnh lớn hơn 2-3 m đó tỏch ra khỏi dung dịch. Những hạt mài từ tớnh với kớch thước dưới giới hạn (khoảng 0.5 m) lắng đọng tại gần vị trớ ra Ferrogram. Cỏc hạt mài từ tớnh lắng đọng thành chuỗi vuụng gúc với dũng chảy nằm dọc theo đường sức từ trường trờn Ferrogram.
3.2.2 Kỹ thuật lấy mẫu dầu
Việc lấy mẫu dầu chủ yếu được lấy từ đường ống đặt cố định. - Mẫu dầu lấy từ đường ống
Kỹ thuật lấy mẫu dầu cho mẫu đại diện nhất là được lấy trờn đường ống dẫn dầu hồi từ cỏc chi tiết ma sỏt và trước bầu lọc. Phải thận trọng vỡ mẫu dầu cần lấy phải đại diện cho toàn bộ hệ thống. Tức là dầu lấy ra phải chảy qua tất cả cỏc chi tiết chịu ma sỏt. Nếu ống cú đường kớnh lớn và tốc độ chảy chậm cần phải trỏnh lấy mẫu dầu ở đỏy ống.
- Chai mẫu và nắp đậy
Nếu mẫu dầu cần phõn tớch những hạt mài mũn kim loại thỡ phải trỏnh đựng mẫu này bằng chai làm bằng Plastic. Vật liệu Plastic khi tiếp xỳc với dầu đặc biệt là cỏc dầu Polyester cú thể tạo ra cỏc hạt Plastic, cỏc keo và cỏc chất lỏng. Khú khăn thường thấy nhất với cỏc chai Plastic là chỳng cú thể trở nờn dớnh và giữ lại cỏc hạt mài mũn ở mặt trong của chai và như vậy mẫu dầu sau khi lưu giữ trong chai khụng cũn đại diện nữa. Cỏc bỡnh đựng bằng kim loại cũng cú thể dựng nhưng cú một sự nguy hiểm là cỏc hạt sinh ra từ cỏc bỡnh đựng và đặc biệt là từ những tấm kim loại cú thể bị nhầm là cỏc hạt mài mũn. Tốt nhất là nờn dựng cỏc chai mẫu bằng thuỷ tinh. Nờn dựng chai mẫu ít nhất chứa được 15ml và được làm bằng thuỷ tinh trong.
- Tần suất lấy mẫu
Tần suất lấy mẫu thớch hợp được xỏc định tựy thuộc vào thiết bị, việc khai thỏc sử dụng chỳng và mức độ quan trọng cần cảnh bỏo trong khi vận hành cỏc thiết bị này. Nếu hệ thống thiết bị là mới hay vừa được thỏo ra để đại tu, cần thiết phải lấy mẫu dầu của hệ thống một cỏch thường xuyờn hơn để khẳng định việc mài mũn này là bỡnh thường. Một khi mài mũn bỡnh thường đó ổn định, thỡ sau đú tuỳ thuộc vào mức độ tin cậy của việc chẩn đoỏn về hư hỏng đũi hỏi khoảng thời gian lấy mẫu cú thể phải tăng lờn. Khoảng thời gian lẫy mẫu cho những hệ thống khỏc nhau được nờu trờn Bảng 3.2 [28].
Bảng 3. 2: Thời gian lấy mẫu cho thiết bị
TT THIẾT BỊ THỜI GIAN LẤY MẪU
( số giờ hoạt động)
1 Tua bin khớ của mỏy bay 50
2 Hệ thống thuỷ lực của mỏy bay 50
3 Động cơ Điờzen 200
4 Truyền động hộp số bỏnh răng 200
5 Hệ thống thuỷ lực 200
6 Tua bin khớ hoạt động nặng 250- 500
7 Tua bin hơi nước 250- 500
3.2.3 Chuẩn bị và pha loóng mẫu
Việc phõn tớch cỏc hạt mài mũn trong mẫu dầu cần phải được thực hiện ngay sau khi mẫu được lấy về. Tuy nhiờn cần phải thu được mẫu đại diện, cỏc hạt mài mũn trong mẫu dầu cần phải được phõn tỏn và làm đồng nhất.
Ra nhiệt cho mẫu dầu trong khoảng thời gian ít nhất 30 phút ở nhiệt độ 6550C và lắc mạnh mẫu trong vật chứa bằng cỏch lắc cơ học làm cho tất cả cỏc hạt mài bị phõn tỏn đến khi tất cả hỗn hợp là đồng nhất, cỏc hạt mài lỳc này nằm lơ lửng trong dầu.
Pha loóng mẫu
Mẫu dầu bụi trơn phải được pha loóng để trỏnh sự lắng đọng của những hạt mài kim loại.
Một vài mẫu dầu cho Ferrogram cú sự lắng đọng dày đặc ở đường vào do nồng độ hạt mài mũn quỏ lớn gõy ra cỏc khú khăn sau:
- Khụng dễ quan sỏt được cỏc hạt riờng rẽ; - Sự phõn bố kớch thước bị phỏ rối.
Để đỏnh giỏ dễ dàng độ che phủ của cỏc hạt trờn Ferrogram diện tớch cần vào cỡ 10% đến 40%.
Thụng thường mẫu được pha loóng theo tỷ lệ logarit tức là: do quỏ trỡnh chồng lẫn đó nhấn mạnh ở trờn, nếu một mẫu dầu ban đầu cho một Ferrogram cú độ che phủ 90% thỡ khi pha loóng 10:1 cho một Ferrogram khụng cú độ che phủ 9% mà thực tế cú độ che phủ lớn hơn. Pha loóng 10:1 cú nghĩa là nồng độ cỏc hạt trong mẫu pha loóng là 10% nồng độ hạt trong mẫu ban đầu. Mẫu pha loóng bao gồm 9 phần dầu sạch và 1 phần mẫu ban đầu. Mẫu pha loóng 100:1 cũng được làm tương tự mẫu 10:1.
3.2.4 Kỹ thuật Ferrograph
Cỏc thụng tin quan trọng về cỏc hạt mài và thành phần hạt thu được cú thể đạt được bằng việc kiểm tra Ferrogram khi sử dụng kớnh hiển vi quang học lưỡng sắc. Cỏc yờu cầu cơ bản của kớnh hiển vi là phải cú 2 nguồn sỏng phản xạ và xuyờn qua, trong khi phõn tớch nhiều trường hợp chỳng ta phải đồng thời sử
dụng cả hai nguồn sỏng này. Vật kớnh cần phải cú độ phúng đại lớn và độ mở ống kớnh ít nhất là 0,85. Độ mở ống kớnh là sin của nửa gúc tới của ỏnh sỏng (hỡnh chúp nún). Vật kính Bệ kính hiển vi Thấu kính hội tụ G-ơng bán mạ G-ơng Đến thị kính Nguồn cung cấp ánh sáng phản xạ Nguồn cung cấp ánh sáng truyền qua
Hỡnh 3. 5:Đường truyền ỏnh sỏng trong kớnh hiển vi lưỡng sắc
Ánh sỏng truyền qua đi từ phớa dưới của bệ kớnh qua Ferrogram và đi thẳng lờn qua gương bỏn mạ tới thị kớnh (hỡnh 3.5). Ánh sỏng phản xạ đi xuống dưới qua kớnh vật, gặp vật quan sỏt phản xạ ngược lại qua kớnh vật, qua gương bỏn mạ đến thị kớnh. Cỏc kớnh hiển vi phản xạ được dựng để xem cỏc mẫu tối cũng nh- cỏc mẫu kim loại búng hoặc bị ăn mũn.
Khi muốn xỏc định nhanh hạt mài mũn là kim loại hay hợp kim ta sử dụng ỏnh sỏng phản xạ màu đỏ và ỏnh sỏng xuyờn qua màu xanh gọi là chiếu sỏng lưỡng sắc. Hạt mài kim loại tự do xuất hiện màu đỏ chói trong khi những hạt khụng từ tớnh và cỏc hợp chất xuất hiện màu xanh tới màu vàng phụ thuộc vào độ giảm cường độ ỏnh sỏng. Hạt khụng từ tớnh dày khi chiếu sỏng bằng ỏnh sỏng truyền qua màu xanh từ phớa dưới lờn sẽ cú mầu đỏ mờ mà khụng phải là đỏ chói nh- bề mặt hạt kim loại tự do phản xạ cao. Núi chung ỏnh sỏng lưỡng sắc để phỏt hiện ra những kim loại quan trọng. Sự chiếu sỏng này để phỏt hiện những hạt Polyme hoặc hạt vụ định hỡnh trờn Ferrogram.
Ánh sỏng trắng phản xạ sử dụng để quan sỏt bề mặt hạt mài. Ưu điểm chủ yếu của việc sử dụng ỏnh sỏng trắng là cú thể quan sỏt mầu của cỏc hạt. Hợp kim đồng xuất hiện với màu vàng hoặc màu nõu đỏ, trong khi hầu hết cỏc kim loại tự do khỏc xuất hiện với màu trắng bạc. Những hạt sắt cú màu vàng đến màu xanh nước biển nếu khi hỡnh thành chỳng phải chịu một nhiệt độ đỏng kể. Hợp kim chỡ/thiếc sử dụng rộng rói làm bạc lút, thể hiện nhiều màu khỏc nhau, tựy thuộc vào khoảng nhiệt độ và mụi trường hoỏ chất mà chỳng phải chịu chớnh điều đú cú thể nhận biết ra chỳng. Việc kiểm tra bằng ỏnh sỏng trắng truyền qua nhằm xỏc minh xem một hạt là trong suốt, trong mờ hay tối. Cỏc hạt kim loại tự do làm giảm ỏnh sỏng đến mức ngay cả khi độ dày của chỳng chỉ
vào cỡ ước số của micron thỡ chỳng cũng đó tối. Do đú, với cỏch thức chiếu sỏng này cỏc hạt kim loại tự do là tối.
Ứng dụng ỏnh sỏng phõn cực để kiểm tra rất nhanh và cú lợi giỳp nhận biết cỏc hạt khụng kim loại đặc biệt là cỏc oxit, cỏc chất dẻo và những hạt rắn nhiễm bẩn khỏc ở trong dầu. Túm lại hầu hết cỏc tinh thể phi kim loại, tinh thể và những đỏm đa tinh thể, chất dẻo, hay vật liệu sinh học sẽ khử cực của ỏnh sỏng phõn cực nhưng vật liệu vụ định hỡnh như thuỷ tinh và chất lỏng sẽ khụng khử cực của ỏnh sỏng phõn cực.
3.2.5 Đọc cỏc Ferrogram
Đọc Ferrogram bằng kớnh hiển vi quang học để xỏc định số phần trăm diện tớch bao phủ trờn Ferrogram do cỏc hạt mài mũn gõy ra. Việc đọc này được dựng kớnh hiển vi quang học 10X và sử dụng ỏnh sỏng phản xạ cú độ phúng đại thấp. Nguồn ỏnh sỏng được điều chỉnh sao cho khi cụng suất thay đổi cũng khụng ảnh hưởng nhiều đến sự thay đổi cường độ ỏnh sỏng.
Phương phỏp đọc Ferrogram:
- Điều chỉnh phần cần đọc trờn Ferrogram đỳng tiờu điểm của thấu kớnh; - Điều chỉnh đặt điểm khụng tại vị trớ sạch trờn Ferrogram (nờn đặt điểm khụng ở ngoài đường bao của rónh trờn Ferrogram);
- Quay lại điểm cần đọc trờn Ferrogram trượt dọc theo chiều dài vị trớ đọc; - Quột ngang phần diện tớch cần đọc tới giỏ trị lớn nhất (tại đú cường độ ỏnh sỏng là nhỏ nhất) tương ứng với phần diện tớch cú cỏc hạt mài bao phủ là lớn nhất.
Thấu kính của kính hiển vi
N.A. Độ mở ống kính = Sin Ferrogram Bệ kính hiển vi để đặt Ferrogram q Hỡnh 3. 6: Phương phỏp đọc Ferrogram
Tại vị trớ đầu vào của Ferrogram cần được quột cả theo chiều dọc và theo chiều ngang; tuy nhiờn khi đọc tại vị trớ tiếp theo như vị trớ sau 50mm trờn Ferrogram chỉ cần quột theo chiều dọc, cần cẩn thận loại trừ cỏc hạt loại lớn như cỏc cục bụi và cỏc hạt dạng sợi thớ khụng đại diện cho cỏc hạt mài ở trong khu vực này.
Sử dụng ỏnh sỏng phản xạ, bằng trực quan đo diện tớch bao phủ của cỏc hạt sỏng chói, việc này cú tỏc dụng loại bỏ sự nhầm lẫn do vết bẩn trờn Ferrogram hoặc bẩn dưới bệ kớnh hiển vi đặt Ferrogram. Lý do ỏnh sỏng phản xạ cú thể sử dụng nh- vậy vỡ thấu kớnh với độ phúng đại thấp đặt xa Ferrogram và
nh- vậy tất cả cỏc hạt kim loại lớn sẽ xuất hiện màu tối. Độ mở ống kớnh của kớnh hiển vi để kiểm tra và quan sỏt Ferrogram thụng thường là 0,25 và gúc mở là 140. Trong trường hợp này, chỉ hạt mài mũn cú bề mặt rộng mới phản xạ lại ỏnh sỏng. Với độ phúng đại lớn cần phải cú độ mở ống kớnh lớn. Thụng thường sử dụng để quan sỏt kớnh ở độ phúng đại 100X, độ mở ống kớnh 0.9 và nửa gúc quan sỏt là 640, đú là lý do tại sao cỏc hạt mài mũn phản xạ lại ỏnh sỏng ở độ phúng đại cao. Khi đọc Ferrogram khụng thể dựng với độ mở ống kớnh lớn vỡ hạt mài sẽ phản xạ lại ỏnh sỏng.
3.2.6 Xử lý nhiệt cỏc Ferrogram
Cỏc hạt mài hợp kim mang tớnh chất từ tớnh cú thể được phõn loại thành nhiều loại hợp kim khỏc nhau tựy thuộc vào màu của chỳng khi xử lý bằng nhiệt. Cỏc hạt hợp kim Chỡ/Thiếc sẽ phản xạ rất mạnh do nhiệt độ núng chảy thấp và do khả năng nhạy cảm với sự oxy hoỏ của hai kim loại này. Trong khi đú cỏc kim loại khụng mang tớnh chất từ tớnh màu trắng được mài mũn ra từ cỏc bề mặt ma sỏt như Nhụm, Crụm, Bạc và Titan lại khụng chịu ảnh hưởng khi xử lý nhiệt kể cả ở nhiệt độ 5500C ngoại trừ Titan chuyển sang thành màu vàng nõu nhạt khi xử lý nhiệt ở 4000C. Cỏc hạt hợp kim đồng rất dễ nhận ra bởi màu của chỳng mà khụng cần phải xử lý nhiệt, nú thường tạo ra màu nhiệt luyện tựy thuộc vào chế độ nhiệt của chúng.
Hỡnh 3. 7: Giao thoa của ỏnh sỏng trờn bề mặt hợp kim
Xử lý nhiệt của Ferrogram được thực hiện bằng cỏch sử dụng một bề mặt núng và nhiệt kế bề mặt. Toàn bộ Ferrogram đặt vào vị trớ sao cho tất cả cỏc hạt mài mũn đều được xử lý ở nhiệt độ đó được chọn trước trong thời gian 90 giõy.
Do sự giao thoa của ỏnh sỏng xuất hiện trong lớp oxit làm cho màu của chỳng cũng thay đổi theo tuỳ thuộc vào chiều dày lớp oxit.
1
2
Không khí
Lớp oxit
Nếu chựm ỏnh sỏng trắng chiếu vào bề mặt hợp kim đó được xử lý nhiệt, một phần ỏnh sỏng được phản xạ khỏi bề mặt khụng khớ/oxit và một phần đi qua lớp oxit sau đú được phản xạ từ mặt giao giữa oxit với hợp kim thuần khiết. Nếu chựm tia (2) chiếu sau tia (1) nửa bước súng, những súng ỏnh sỏng này sẽ bị dập tắt và màu của chỳng tương ứng với bước súng này vắng mặt khỏi toàn bộ quang phổ của chỳng là ỏnh sỏng trắng. Bước súng ỏnh sỏng đầu tiờn là súng ngắn nờn quang phổ của chỳng cú màu xanh/tớm, màu xanh/tớm là bước súng cuối cựng của súng ỏnh sỏng cú thể nhỡn thấy được. Việc khử bỏ màu xanh/tớm của hợp kim trờn cỏc vạch phổ làm xuất hiện màu đỏ/da cam. Hạt mài lỳc này được miờu tả với màu vàng nõu nhạt hay vàng rơm. Lớp oxit phỏt triển dầy lờn, điều kiện cho sự giao thoa phỏ vỡ cấu trỳc chuyển về phớa súng dài của phổ. Màu đỏ/da cam của hợp kim dần dần được thay thế và xuất hiện màu xanh/tớm. Khi lớp này tiếp tục dày lờn nữa, giao thoa phỏ vỡ cấu trỳc xảy ra nếu hiệu số đường đi bằng số nguyờn lần nửa bước súng, nhưng hậu quả này ít được nhắc đến vỡ lớp này trở nờn ít đồng nhất và lượng ỏnh sỏng đi qua lớp oxit yếu đi nhiều hơn và như vậy chựm phản xạ lớp danh giới khụng khớ/oxit tương đối mạnh hơn.
Trong thực tế, cựng với sự tăng mạnh của lớp oxit do sự tăng cường xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao hơn, cỏc hạt kim loại từ tớnh sẽ xuất hiện đầu tiờn bởi màu vàng nõu nhạt, màu vàng rơm, màu xanh/tớm, màu xanh nhạt và sau đú là màu trắng xỏm nhưng khụng rực rỡ như màu nguyờn thủy của chỳng.
Với những hợp kim cú tớnh chất từ tớnh, mức độ oxy hoỏ tăng lờn chậm hơn so với cỏc kim loại gốc. Thộp do là hợp kim của một vài nguyờn tố sẽ cú mức độ oxy hoỏ tăng nhanh nhất. Gang điển hỡnh là hợp kim cú hàm lượng cacbon cao sẽ cú mức độ tăng của lớp oxit chậm hơn khi xử lý nhiệt. Thộp hợp kim cao, với hàm lượng của Ni, Cr, và một số nguyờn tố khỏc, là loại cú khả năng oxit húa chậm nhất.
Khuynh hướng màu sắc được lợi dụng khi xử lý nhiệt ở khoảng nhiệt độ đầu tiờn 3300C trong khoảng thời gian 90 giõy cho phộp chia cỏc hạt mài mũn cú