معرفة

التروس هي المكونات الأساسية لأنظمة نقل الحركة الميكانيكية، وتؤثر موثوقيتها بشكل مباشر على العمر التشغيلي وسلامة المعدات. ومع ذلك، في ظل السرعات العالية أو الأحمال الثقيلة أو ظروف العمل القاسية، غالبًا ما تتعطل التروس لأسباب مختلفة، مثل الكسر، مما يؤدي إلى توقف المعدات عن العمل أو حتى حوادث السلامة. كما يُعدّ التآكل النقطي من أكثر حالات تعطل التروس شيوعًا، مما قد يقلل من كفاءة ناقل الحركة، ويزيد من الضوضاء، بل ويؤدي إلى تعطلها بالكامل.

تناقش هذه المقالة بشكل أساسي أوضاع الفشل وأسبابه وطرق الكشف عنه والتدابير الوقائية لكسر التروس وتآكلها، وتوفر مراجع لتصميم التروس وتصنيعها وصيانتها.

 

I. فشل كسر الترس

 

وفقًا لخصائص الكسر والآليات، يمكن تصنيف كسور التروس بشكل أساسي إلى الأنواع التالية:

 

1.1 كسر التعب

الخصائص: تبدأ الشقوق من جذر السن أو سطحه، وتتوسع تدريجيًا حتى الكسر. يُظهر سطح الكسر علامات "الشاطئ" أو "علامات الصدف".

الأسباب:

- تركيز الإجهاد تحت التحميل الدوري (مثل نصف قطر الحشوة غير الكافي عند جذر السن).

- عيوب مادية داخلية (شوائب، مسام).

- معالجة سطحية غير مناسبة (مثل عمق الطبقة المكربنة غير المتساوي).

 

1.2 كسر الحمل الزائد

الخصائص: سطح الكسر خشن، ولا توجد منطقة توسع تعب واضحة، وهو عادة كسر لمرة واحدة.

الأسباب:

o التحميل الزائد اللحظي (مثل الحمل التأثيري أو الدوار المقفل).

o قوة التصميم غير كافية (وحدة صغيرة جدًا أو قوة خضوع المواد منخفضة).

 

1.3 الكسر الهش 

الخصائص: يكون سطح الكسر أملسًا ويظهر نمطًا شعاعيًا أو متعرجًا، وهو شائع في التروس عند درجات حرارة منخفضة أو ذات صلابة عالية.

الأسباب:

- صلابة المواد ضعيفة (على سبيل المثال، مطفأة ولكن غير مخففة).

- هشاشة الهيدروجين (لا يتم إزالة الهيدروجين بعد الطلاء الكهربائي أو الغسيل الحمضي).

 

1.4 كسر التعب والتآكل

الخصائص: يكون سطح الكسر مغطى بمنتجات التآكل، والشقوق تنشأ في الغالب من حفر التآكل.

السبب:

o يتعرض الترس لإجهاد متناوب في بيئة تآكلية (مثل مياه البحر، والضباب الحمضي).

 

 

II. تحليل فشل كسر التروس

 

2.1 التفتيش العياني

مورفولوجيا سطح الكسر: لاحظ ما إذا كانت هناك خطوط تعب أو غمازات أو سمات هشة على سطح الكسر.

أصل الشق: تحديد نقطة بداية الشق (تقع عادة عند جذر السن أو سطح السن أو العيب الداخلي).

 

2.2 التحليل المجهري

الفحص المعدني: التحقق من بنية المادة (مثل ما إذا كان المارتنسيت المطفأ ساخنًا جدًا أو ما إذا كانت هناك شوائب غير معدنية).

تحليل المجهر الإلكتروني الماسح/المسح الإلكتروني الكهروستاتيكي: مراقبة البنية الدقيقة لسطح الكسر من خلال المجهر الإلكتروني الماسح والجمع بين تحليل طيف الطاقة لتحديد تركيبة التآكل أو الشوائب.

 

2.3 اختبار الخواص الميكانيكية

اختبار الصلابة: لتحديد ما إذا كان عمق الطبقة المتصلبة السطحية يفي بالمعيار (على سبيل المثال، يجب أن تكون صلابة سطح التروس المكربنة من 58 إلى 62 HRC).

اختبار التأثير: لتقييم صلابة المادة في درجات الحرارة المنخفضة (خاصة بالنسبة للتروس المستخدمة في البيئات الباردة).

 

2.4 مراجعة ظروف التحميل والتشغيل

تحليل العناصر المحدودة (FEA): لمحاكاة القوى المؤثرة على التروس والتحقق مما إذا كانت مناطق تركيز الإجهاد تتطابق مع أصل الشقوق.

بيانات مراقبة الاهتزاز: تحقق مما إذا كان هناك أي اهتزاز غير طبيعي أو سجلات حمل صدمة قبل الفشل.