Speciální analýzy v tribodiagnostice a jejich význam

Pro tribodiagnostika to může být někdy oříšek, neboť ne vždy má informace o možném původu problému či dostatečné množství vzorku, aby se dala udělat standardní analýza. V takových případech hledáme možnosti, jak z poměrně malého množství neznámého vzorku získat informaci, která by nás nasměrovala k vyřešení problému. Níže vysvětlíme možnosti využití analýz v souvislosti s příklady z praxe za využití infračervené spektrometrie, rentgenové analýzy nebo dalších speciálních metod.

Rentgenová analýza
Speciální rozbory nám slouží k doplnění informací nebo zaměření se na konkrétní problém, který byl v průběhu ať už proaktivní nebo komplexní analýzy zjištěn. Jednou z takových je rentgenová analýza. Tu využíváme pro určení složení větších nečistot, které se zachytí na membráně, nebo pro analýzu různých neznámých úsad, stěrů a sraženin (viz obr. 1).
Výsledkem je semikvantitativní stanovení, které nám řekne, jaké prvky ve vzorku jsou a jaké je jejich poměrné zastoupení (např.: desítky procent železa, jednotky procent křemíku a hliníku, desetiny procenta síry a fosforu). Tento typ rozboru nám pomáhá odhalit, z čeho se nečistota skládá a může nasměrovat pátrání po příčině problému. Nevýhodou této analýzy je, že k určení, z čeho se úsada skládá, je nutnost porovnání s čistým olejem nebo hmotou, na které se úsada nebo sraženina objevila, což někdy bývá problém.

Infračervená spektrometrie
Využíváme ji standardně např. pro vyhodnocení obsahu vody a degradace (oxidace, nitrace, sulfatace) oleje v porovnání s olejem novým. Je možné ji ale také využít pro identifikaci neznámé látky, která se objeví v oleji nebo na nějakém materiálu. Můžeme to zjistit z porovnání s referenčním olejem nebo i materiálem či porovnáním s knihovnou spekter. V takových případech většinou neurčíme přesně, o jakou látku jde, ale můžeme odhalit, čemu se nejvíce podobá nebo jaké má podobné funkční skupiny s tou nebo onou sloučeninou. Pak můžeme v kombinaci s rentgenovou analýzou konkrétně určit typ látky, o kterou by se mohlo jednat. Ideální je pak porovnání s čistou látkou, o které si myslíme, že by mohla být kontaminantem (obr. 2).
Jiným příkladem použití infračervené spektrometrie může být identifikace maziva v ložisku pro mikrovrtačky. Jde o ložisko průměru 5 mm, kde je velmi malé množství maziva. V tomto případě měl zákazník podezření, že v ložisku není olej, který je deklarován (olej na bázi PTFE - fluorovaných uhlovodíků). Vzhledem k malému množství maziva nelze použít jinou analýzu než infračervenou spektrometrii s ATR nástavcem (s totálním odrazem). Tady stačí opravdu pár miligramů vzorků, abychom byli schopni identifikovat, zda se maziva liší nebo ne. V tomto případě se podezření zákazníka potvrdilo, neboť místo fluorovaných uhlovodíků bylo použito mazivo na bázi silikonového oleje (obr. 3).

Ferografie
Tato metoda je vysoce specializovaná analýza zaměřená na tvar kovových částic. Pomáhá odhalit jejich velikost, počet a původ, tj. jakým způsobem ve stroji vznikly. Zda jde např. o abrazivní částice nebo částice únavové (obr. 4). Na základě toho bychom pak měli upravit režim mazání, případně provést servisní zásah na stroji tak, aby k tvorbě většího množství takových částic nedocházelo. Ferografie pomáhá doplnit např. částicovou analýzu obsahu otěrových prvků (OES-ICP), neboť ta je schopna zachytit částice do 10 µ. Tato analýza je schopna zachytit všechny feromagnetické částice. Nevýhodou tohoto měření je náročnost výcviku operátora a velká pracnost.

Elektronový mikroskop
Poměrně složitým případem je identifikace skvrn na kroužku ložiska (obr. 5). Výsledky rentgenové analýzy, které bylo ložisko podrobeno, vykázaly identické složení čisté a znečištěné části.
V případě různých povlaků nebo skvrn na materiálu lze také využít elektronový skenovací mikroskop. Tady se dostáváme z problematiky olejové do problematiky složení materiálů. Ale pokud není možné použít infračervenou nebo rentgenovou spektrometrii, je dobré vědět, že pomocí elektronového skenovacího mikroskopu jsme schopni zjistit prvkové složení povrchu materiálu. Pokud můžeme porovnat složení čistého povrchu a povrchu poškozeného nebo znečištěného, je možno takto odhalit třeba korozní skvrny (obr. 7). Tmavší část materiálu (skvrny na ploše ložiska) obsahuje vyšší obsah kyslíku a menší obsah železa než světlá část. Díky liniovému prvkovému mapování nás to přivádí k výsledku, že tmavší část je poškozena tenkou vrstvou koroze.

Závěr
Komplexní rozbory mají sloužit k ověření vlastností, které mohou být ovlivněny přítomnými nečistotami kapalného i pevného charakteru nebo tam, kde vůbec nevíme, o jaký olej se jedná a chtěli bychom ho dále používat. Speciální analýzy by nám měly sloužit jako významný pomocník k vyřešení problému, který byl objeven proaktivní nebo komplexní analýzou. Zároveň je nutné zmínit, že ne vždy se podaří „rozlousknout oříšek“. Je třeba se i s takovými výsledky smířit. Někdy je tribotechnik omezen penězi, které může za analýzy vynaložit. Nebo je nalezených řešení příliš mnoho a není možné konkretizovat jen jedinou možnost. Jindy můžeme být svedeni ze správné cesty nedostatkem informací nebo jejich mylným podáním či neznalostí technického procesu. Vždy je ale možné se na správnou cestu vrátit, nebát se zeptat, poučit se i z nepovedených věcí a hledat způsob, jak pomoci zákazníkovi.

Ing. Tomáš Turan

Publikováno: 23. 7. 2021 | Počet zobrazení: 546 145