وفي الصناعات الحديثة، تؤدي عوامل التثبيت، باعتبارها مكوِّناً أساسياً أساسياً، دوراً حاسماً في سلامة المعدات والنظم وموثوقيتها. ومع تقدم التكنولوجيا، أصبحت البحوث المتعلقة بطول العمر والموثوقية بالنسبة للمتصلبات. ستبحث هذه المقالة حول العمر التعب والموثوقية للمواد الصلبة الصلبة، التي تهدف إلى زيادة العمر النافع والسلامة لتلك المواد.
أولا -نظرية الحياة التعب
ويشير العمر التعب إلى عدد الدورات الإجمالية التي تمر بها المثبِّطات من البداية إلى التكسر في إطار حمولة متداخلة. يتأثر عمر التعب بعدد من العوامل، مثل المواد، والحجم، والمعالجة السطحية، ومستويات الإجهاد. إن نظرية الحياة التعب هي الأساس لدراسة سلوك التعب الناجم عن التعب، وهي تشمل ثلاث مراحل أساسية هي: نشأة تصدع التعب، والتوسع في التصدع، والتمزق.
وتطور الصدع التعب هي عملية تتراكم فيها وتتوسع فيها صفائح التكتونات بفعل حمولة متداخلة. وتشمل هذه العيوب الجزئية فراغات داخل المواد، وخدوش، ومزيج، وما إلى ذلك. وعندما تتجمع هذه النواقص إلى حد ما، تصبح تصدع كلي.
مرحلة التمدد الصدع هي عملية توسع الصدع تحت الإجهاد. وعند تكوّن الصدع، يتسع تدريجيا مع دوران الحمولة. وتتأثر سرعة توسع الصدع بعدد من العوامل، مثل عوامل الإجهاد، وانسداد المواد، ووسائط البيئة، وما إلى ذلك.
مرحلة التكسير هي العملية التي يحدث فيها تكسير كلي لملتصق. وعندما يمتد التشدع إلى حد ما، يحدث تصدع عام في لحظة. ويمكن أن يكون التكسير على شكل تصدع أو تصدع صغري، حيث يحدث تشوه لدن واضح للمادة قبل التكسر، بينما لا يكون هناك تشوه لمادة قبل التكسر.
ثانياً -تقييم الموثوقية
يتم تقييم الموثوقية بالنسبة للناصر الصلبة من خلال تحليل شامل لمؤشرات عدم الكفاءة ومعدلات الأعطال وتكاليف الصيانة من أجل تقييم مدى موثوقيتها في الاستخدام الفعلي. أما عدم الكفاءة فيشير إلى نسبة عدد المكونات المعطلة إلى مجموع الكميات خلال كل وحدة زمنية. معدل الفشل هو احتمال حدوث خلل في المكونات خلال الفترة الزمنية المحددة. وتمثل تكاليف الصيانة تكاليف إصلاح واستبدال قطع الغيار.
عند تقييم الموثوقية فيما يتعلق بالعناصر التالية:
أداء المواد: تتميز المواد المختلفة بخصائص ميكانيكية وتعبة مختلفة تؤثر بشكل مباشر على موثوقية المثبِّطات.
عمليات التصنيع: تؤثر عملية التصنيع تأثيرا كبيرا على دقة الصلدات، وعلى الكتلة السطحية، وعلى العيوب الداخلية، وما إلى ذلك، التي ترتبط بدورها ارتباطا مباشرا بموثوقية الصلدات.
مستوى الإجهاد: يمثل مستوى الإجهاد أحد العوامل الهامة التي تؤثر على موثوقية المشدود. ويمكن أن يؤدي الإجهاد المفرط إلى تكسر التعب للأجزاء، في حين أن الإجهاد المنخفض قد يؤدي إلى تعطل المكونات في عدد دورات منخفضة.
العوامل البيئية: تؤثر العوامل البيئية مثل درجة الحرارة، والرطوبة، والعوامل التآكل، وما إلى ذلك، تأثيراً كبيراً على موثوقية المقوى. ففي البيئات الرطبة، على سبيل المثال، قد يحدث التعب الناجم عن التآكل.
صيانة الصيانة: تؤدي أعمال الصيانة والصيانة الدورية إلى زيادة العمر النافع للمشدات. ويمكن للصيانة السليمة أن تقلل من معدل الأعطال وأن تزيد من موثوقيتها.
ومن خلال دراسة أعمار التعب والموثوقية، يمكن أن نستنتج ما يلي:
وتقوم نظرية الحياة التعب على دراسة سلوك التعب الناجم عن التعب، بما في ذلك المراحل الأساسية الثلاث لنشوء الصدع والتمزق. والعوامل التي تؤثر على حياة التعب هي المواد، والحجم، والمعالجة السطحية، ومستوى الإجهاد، وما إلى ذلك.
عند تقييم الموثوقية فيما يتعلق بالمتشددات، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار مؤشرات من قبيل عدم الكفاءة ومعدلات الأعطال وتكاليف الصيانة من أجل إجراء تقييم شامل لمدى موثوقيتها في الاستخدام الفعلي.
وتؤثر عوامل من قبيل أداء المواد، وعملية التصنيع، ومستويات الإجهاد، والعوامل البيئية، والصيانة، تأثيرا كبيرا على موثوقية المثبِّطات. وعند تصميم هذه العوامل واستخدامها، ينبغي إيلاء الاهتمام واتخاذ التدابير المناسبة لزيادة موثوقية المثبِّطات.
وبالتطلع إلى المستقبل، ومع التقدم العلمي والتكنولوجي وتزايد متطلبات السلامة والموثوقية في المجال الصناعي، ستزداد البحوث بشأن طول العمر والموثوقية بسبب التعب بالنسبة للواقص أكثر تعمقا وتفصيلا. وستركز البحوث المقبلة تركيزاً أكبر على تطبيقات التكنولوجيات المتقدمة، مثل الجينوميات المادية، وتكنولوجيات التوأم الرقمي، والذكاء الاصطناعي، في تصميم وتصنيع صفائح التثبيت، وذلك من أجل تحسين التنبؤات الدقيقة والتحسين الأمثل للتصميم، وتحسين أداء وموثوقية وحدات التثبيت. وفي الوقت نفسه، ومع التطور السريع للصناعة التحويلية الذكية، ستزداد متطلبات مراقبة الجودة وإدارة سلسلة الإمداد في عمليات تصنيع المحتويات من أجل إدارة الموثوقية والأداء طوال دورة الحياة.
