Life Testing of a Mechanical Component as a Part of Reliability Engineering

Abstract

Diplomityössä oli tavoitteena suunnitella ja rakentaa testauslaitteisto sekä luoda menettelyt perustellusti valitun mekaanisen komponentin kestoikätestausta varten. Testauksessa haettiin muutamalla testikappaleella oikeita parametreja niiden toimintakunnon tarkastelemiseksi sekä samalla määritettiin kestoikä testatuille kappaleille. Työssä käytettiin kiihdytettyä testausta, jonka kertoimen määrittämiseen sovellettiin muutamaa laskumenetelmää. Eri kiihdytyskerrointen arvoja vertailtiin käytetyn komponentin sekä toistensa suhteen. Lisäksi tavoitteena oli käydä läpi tämän päivän luotettavuusmenetelmiä ja esimerkein havainnollistaa niiden käyttöä paineilmatoimisen kalvoventtiilin tapauksessa. Menetelmiä vertailtiin keskenään ja lopulta annettiin ehdotuksia niiden käytöstä.

Kaikki testatut venttiilit kestivät 11,1 miljoonan toiminnon ajan ilman, että tarkkailtavina olleet parametrit olisivat ylittäneet ennalta asetettuja raja-arvoja. Paras kestoikäarvio kiihdytyskerroin mukaan lukien on 19,9 miljoonaa toimintoa. Kuitenkin testiventtiilien käyttöalueella suuri merkitys on vioilla, joita ei välttämättä voi havaita työssä esitetyllä testilaitteistolla. Prosessissa, jossa testattuja venttiilejä käytetään, pyritään minimoimaan ulkopuolelta tulevien hiukkasien määrä. Näin ollen eräs hyvä tapa tutkia piileviä vikoja esimerkiksi virtauskanavaan yhteydessä olevissa pinnoissa, on käyttää apuna mikroskooppia. Tällä tavalla voidaan tutkia tarkasti pintojen muutoksia, jotka viittaavat hiukkasten irtoiluun ja lopulta kulkeutumiseen hiukkasherkkään prosessiin. Käytetyllä venttiilikalvontutkimismenettelyllä on voitu luotettavasti osoittaa, että kalvosta tai vastakappaleista mekaanisen rasituksen takia irtoava aines on ensimmäisiä mahdollisia vikoja kyseisissä venttiileissä testin aikana käytetyissä olosuhteissa.

Testilaitteiston todettiin olevan käyttökelpoinen kalvoventtilien kestoiän tutkimiseen. Erityinen arvo on mahdollisuudessa soveltaa laitteistoa joustavasti erilaisten venttiiliratkaisujen alustavaan tutkimiseen joko niiden nopeuden tai kestoiän kannalta. Huomiota kannattaa kiinnittää testilaitteistossa tapauskohtaisesti siihen, kuinka pitkiksi yhtäjaksoiset testiajat kannattaa valita, jos automaattista vianosoitusta ei ole. Kestoiän testaus on useimmiten kallista ja aikaavievää, joten saatavilla olevaa vikatietoutta ei kannata jättää hyödyntämättä.