Sự ăn mòn của vòng bi

Vòng bi là bộ phận quan trọng được sử dụng nhiều trong cả máy nghiền bột và máy sản xuất giấy. Được lắp sâu bên trong trung tâm máy, vòng bi đảm bảo các bộ phận quay chuyển động êm, hiệu quả với ma sát tối thiểu. 

Trong nhiều trường hợp, vòng bi được thiết kế đặc biệt nhằm đáp ứng các điều kiện đòi hỏi khắt khe, ví dụ như hoạt động trong các khu vực như lỗ hút chân không nơi phải liên tục tiếp xúc với hơi ẩm, hoặc trong những bộ phận của máy sấy với độ ẩm và hơi nóng cao. Nếu được lắp ráp, bảo dưỡng đúng cách và bảo vệ bằng hệ thống bôi trơn phù hợp, vòng bi sẽ có tuổi thọ vận hành cao mà không bị hư hỏng. 

Thật không may, không phải lúc nào cũng có thể thực hiện bảo dưỡng vòng bi trong điều kiện lý tưởng, theo lời giải thích của ông Rudolf Groissmayr, chuyên gia về vòng bi và Quản lý Bộ phận Kinh doanh của SKF. “Vòng bi có thể bị mòn sớm và bất ngờ hư hỏng vì rất nhiều lý do khác nhau. Những nguyên nhân phổ biến nhất bao gồm bôi trơn kém, phớt chặn hỏng, lệch trục và sự thay đổi điều kiện vận hành của máy. Những vấn đề đó thường xảy ra khi cố gắng tăng tốc độ tuyến tính hoặc nhiệt độ hơi trong máy sấy nhằm nâng cao năng suất; tuy nhiên, điều này có thể khiến hiệu suất của vòng bi vượt quá giới hạn của tiêu chuẩn kỹ thuật ban đầu ”. 

Dù vòng bi thường không hư hỏng bất ngờ – hệ thống giám sát tình trạng và phân tích dầu sẽ đưa ra cảnh báo trước nhằm phòng tránh hư hỏng – chúng ta vẫn thường xuyên nhìn thấy những vết lõm và khe nứt nhỏ trên bề mặt cũng như rãnh lăn theo thời gian có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và hiệu quả của vòng bi, rồi từ đó ảnh hưởng đến trục hoặc xilanh tựa lên vòng bi. 

Cuối cùng, dù có được chế tạo, lắp ráp và bảo dưỡng cẩn thận thế nào đi nữa thì vòng bi được sử dụng liên tục rồi cũng sẽ tới thời điểm cần sửa chữa hoặc thay thế. Mặc dù có những lập luận ủng hộ cho mỗi phương pháp, nhưng trong bối cảnh kinh tế hiện nay khi các nhà máy phải đối mặt với sự cạnh tranh toàn cầu khốc liệt, giá đầu vào ngày càng tăng, luôn có sự thúc đẩy mạnh mẽ đối với việc sửa chữa vòng bi nếu có thể hơn là thay thế chúng. 

Ông Rudolf Groissmayr quản lý một trong các Trung tâm Dịch vụ Công nghiệp của SKF chuyên phục hồi vòng bi cho lĩnh vực giấy và bột giấy. Ông lưu ý rằng, “Một trong những thách thức lớn nhất đối với kỹ sư sản xuất và bảo dưỡng là tối thiểu hóa thời gian ngưng máy. Vấn đề của công tác thay thế là thường không thể xác định được mức độ hư hỏng của vòng bi cho tới khi tháo hoặc gỡ vòng bi đó ra khỏi máy, và dĩ nhiên trong khoảng thời gian đó dây chuyền buộc phải dừng hoạt động. Nếu cần phải sử dụng vòng bi mới, việc thay thế sẽ tốn kém vì rất ít nhà cung cấp lưu giữ phụ tùng chuyên dụng và giá thành cao như vậy trong kho, có thể sẽ cần đặt hàng đặc biệt và mất tới nhiều tuần hoặc đôi khi là nhiều tháng để có hàng. Còn một lựa chọn khác là phục hồi vòng bi.” 

“Quá trình phục hồi có thể được thực hiện cho hơn năm mươi phần trăm ứng dụng và thường mất khoảng vài ngày với chi phí thấp hơn đáng kể so với việc mua sản phẩm mới. Cũng có thể phục hồi vòng bi – đặc biệt là những vòng bi cũ hơn – để đạt được tiêu chuẩn chất lượng và hiệu suất cao hơn so với vòng bi ban đầu.” 

Bên cạnh việc gia tăng năng suất, ông Rudolf Groissmayr còn nhìn thấy một số lợi ích thực tế về môi trường của việc phục hồi vòng bi. “Không chỉ có những lợi ích thực tế về thương mại và kỹ thuật dành cho người vận hành nhà máy, quá trình phục hồi vòng bi còn hỗ trợ mạnh mẽ cho việc bảo vệ môi trường do mức năng lượng sử dụng tối đa ít hơn 90 phần trăm so với quá trình sản xuất vòng bi mới.” 

Tuy nhiên, mục đích của việc phục hồi sản phẩm nhìn chung không phải để tạo ra vòng bi tốt hơn vòng bi ban đầu, mà là để tăng tuổi thọ của vòng bi. 

Chúng ta cần biết rằng việc phục hồi sản phẩm là một quy trình cực kỳ khắt khe yêu cầu kiến thức chuyên môn và thiết bị nhằm đảm bảo tiếp tục duy trì các thuộc tính cũng như độ tin cậy của vòng bi sau khi sản phẩm được đưa vào hoạt động trở lại. “Làm việc với một nhà cung cấp chuyên nghiệp là rất cần thiết”, ông Rudolf Groissmayr nói. “Không chỉ có khả năng thực hiện công việc nhanh chóng với chất lượng tốt nhất, mà trước hết họ cần giúp khách hàng hiểu được tại sao vòng bi bị hư hỏng, sau đó hỗ trợ bằng cách tối ưu hóa thiết bị nhằm giảm thiểu rủi ro hư hỏng tiếp tục xuất hiện.” 

Không phải tất cả vòng bi đều phù hợp để phục hồi. Những vòng bi bị hư hỏng hoặc nứt nghiêm trọng thường chỉ để tái chế lại. Do đó quy trình phục hồi bắt đầu bằng công tác đánh giá của chuyên gia về tình trạng vòng bi nhằm xác định vòng bi này có phù hợp để phục hồi và loại vòng bi cũng như mức độ thực hiện cần thiết. Một khía cạnh quan trọng thường bị bỏ qua là việc đánh giá tình trạng vòng bi trong điều kiện hoạt động của vòng bi đó, có xét tới tải trọng vòng bi, điều kiện bôi trơn và thời gian hoạt động; điều này cho phép tìm hiểu đầy đủ về bản chất của vấn đề gây ra hư hỏng. 

Cần phân biệt rõ ràng giữa những vấn đề về độ mỏi khởi đầu từ dưới bề mặt và độ mỏi khởi đầu từ bề mặt. Độ mỏi khởi đầu từ dưới bề mặt mô tả ứng suất cắt xuất hiện theo chu kỳ ngay dưới bề mặt chịu tải của vòng và bộ phận lăn. Ứng suất này gây ra khe nứt cực nhỏ mở rộng dần dần trên bề mặt, và khi bộ phận lăn đi qua những khe nứt đó, các mảnh vụn của vật liệu bề mặt sẽ bị vỡ hoặc bị vỡ vụn. Rãnh lăn vòng bi bị hư hỏng do độ mỏi khởi đầu từ dưới bề mặt thường không phù hợp để phục hồi, trong khi đó rãnh lăn vòng bi chịu độ mỏi khởi đầu từ bề mặt có thể được khôi phục bằng phương pháp mài dũa hoặc mài bóng. 

Khi được chuyển tới trung tâm phục hồi của SKF, vòng bi sẽ được kiểm tra bằng mắt và các thông số như lượng từ tính còn lại và độ lỏng được kiểm tra. Sau đó vòng bi được tháo và làm sạch trước khi các bộ phận được kiểm tra kỹ lưỡng và đo kích thước. Quá trình này gồm có đo chuẩn độ dày thành vòng bi và độ ô-van, với tùy chọn thử nghiệm siêu âm để phát hiện khe nứt nhỏ dưới bề mặt. Ngoài ra, công tác đo độ cứng, độ sai lệch đường kính con lăn và kích thước bên ngoài có thể được bổ sung tùy thuộc vào tình trạng của vòng bi và mức độ quan trọng của ứng dụng. 

Sau giai đoạn đánh giá ban đầu này, báo cáo sẽ được gởi cho khách hàng cùng với đề xuất các công việc tiếp theo. Quy trình phục hồi sẽ được thực hiện tại nhà máy sản xuất riêng, kết hợp các hệ thống tự động hóa và điều khiển tiên tiến với kiến thức kỹ thuật của chuyên viên kỹ thuật giàu kinh nghiệm. 

Quy trình phục hồi được phân chia một cách hiệu quả thành bốn loại: cấp độ dịch vụ 1 (SL1) bao gồm kiểm tra và phân tích hư hỏng; cấp độ dịch vụ 2 (SL2) bao gồm quá trình khôi phục vòng bi không được sử dụng nhưng có thể đã xuống cấp do thời gian lưu trữ dài hoặc không phù hợp; cấp độ dịch vụ 3 (SL3) bao gồm việc phục hồi vòng bi, chủ yếu nhờ quy trình mài nhẵn cùng việc tái sử dụng những bộ phận hiện có; cấp độ dịch vụ 4 (SL4) bao gồm phục hồi mở rộng vòng bi yêu cầu thay thế cac bộ phận và mài bóng rãnh lăn. Trong mỗi trường hợp, vòng bi đã được phục hồi sẽ được lắp ráp lại, kiểm tra chất lượng và được đánh dấu để truy xuất nguồn gốc trước khi đóng gói và gửi lại cho khách hàng. 

Ông Rudolf Groissmayr tin rằng quá trình phục hồi vòng bi mang lại những lợi ích đáng kể. “Theo kinh nghiệm của chúng tôi, quá trình phục hồi có thể giúp nhà máy giấy giảm chi phí thay thế vòng bi hàng năm. Mức độ tiết kiệm chi phí này có thể thay đổi tùy thuộc vào mô hình kinh doanh, nhưng thường nằm trong khoảng từ mười đến mười hai phần trăm. Một yếu tố quan trọng khác là khoảng thời gian thực hiện tương đối ngắn, điều này nghĩa là nếu lập kế hoạch kỹ lưỡng, vòng bi có thể được phục hồi trong thời gian ngừng chạy dây chuyền thông thường, từ đó giảm thiểu tổn thất về năng suất. Cuối cùng, khả năng tiết kiệm năng lượng cũng có thể khiến quá trình phụ hồi trở thành lựa chọn hấp dẫn về mặt môi trường”. 

Aktiebolaget SKF 
(ấn phẩm)