שערי
חליפין
שינוי אחרון: 24.3.2017
יחידות מטבעהשער
סל המטבעות
דולר3.646
אירו3.937
ליש"ט4.554
100 יין3.279

סקירת הרצאות יום עיון בנושא חקר הכשל, בית המהנדס ת''א, 22.6.15

מאת: רועי שני

חקר הכשל הינו תחום הנדסי חשוב מאין כמותו אשר מתמקד בבדיקת כשלים במערכות השונות מתוך מטרה להבין את סיבות ולמנוע ליקויים דומים בעתיד. בין אם הכשל מטלורגי או מכני, השאיפה היא  לאתר את הגורם לכשל, להבין את העיתוי בו הופיע, לזהות את המקור, וכמובן לנסח דרכי מניעה עתידיות.

בתמונה משמאל: המשתתפים ביום העיון חקר הכשל, מאזינים להרצאה

במסגרת הענף לחקר הכשל של אגודת המהנדסים, נערך ב-22.6.15 יום עיון מקיף בנושא, אותו ניהל ראש הענף ד"ר אלברטו קאופמן, אשר בדברי הפתיחה חידד את חשיבותו של ענף חקר הכשל, בהיותו תחום אשר תורם למניעת אסונות קשים. בדומה לצמיחה בעשור האחרון של מאות אחוזים במספר הפרויקטים הנערכים בארץ בתחום חקר הכשל, כך גם מספר המשתתפים ביום העיון עלה על הציפיות ואולם ההרצאות היה גדוש עד אפס מקום. ההרצאות ביום העיון ניתנו על ידי מיטב המהנדסים בארץ העוסקים בתחום - מהאקדמיה, מהתעשיה ומצה"ל.

בתמונה מימין: ד"ר אלברטו קאופמן, יו"ר הענף לחקר הכשל בלשכת המהנדסים, אשר ניהל את האירוע


להלן מקבץ נבחר של סיכומי הרצאות אשר ניתנו במסגרת האירוע:

"כשל טבעת קפיצית או האם לחקור את כל הפרטים" – מר יוגב עמרן, תעש"א:
עמרן משתייך לחטיבת הנדסה ופיתוח של התעשיה האווירית במסגרתה עוסקים בחקר כשלים בחומרים מתכתיים, מרוכבים, פולימרים, פלסטיקה ועוד. בהרצאתו, אשר פתחה את יום העיון, עקב מר עמרן אחר חקר כשל בטבעת קפיצית עשויה סגסוגת שנשברה לאחר ארבעה חודשי שימוש במוצר ללא סיבה נראית לעין. בדיקות המעבדה העלו תמונה של פני שבר כהים, קורוזיביים, ועם מורפולוגיה של שבר בין גרעיני עם מופע של מתבדלים מכרום. במטרה לבודד את הגורמים האחראים לשבר הבין גרעיני נערכו ניסויים הכרוכים במאמצים ובהתפשטות תרמית. הבדיקה העלתה כי השבר נוצר עקב קורוזיית מאמצים שנבעה מחשיפה של הטבעות ללחות במהלך האחסון. ההמלצה במקרה זה היתה פשוטה, והיא להמנע מאחסון המוצר בארגזי עץ התורמים לסביבה לחה, וכן לשנות את הרכב הסגסוגת לכזה שעמיד בפני לחות ביתר שאת.

בתמונה משמאל:
מר יוגב עמרן, תעש"א



"תופעת ה-Black Pad במיקרואלקטרוניקה" – ד"ר אולגה בוטשטיין, מכון המתכות בטכניון:
 Black Pad הינו כשל נפוץ המופיע במהלך יצור רכיבי מיקרואלקטרוניקה - בייחוד במזרח הרחוק. המופע של הכשל צץ בסמוך להלחמה ואינו ניתן לחיזוי, ומאופיין בשברים שחורים הנוצרים על פני חומר הציפוי שמבוסס על ניקל וזהב (ENIG). השברים גורמים לניתוקים ולהשבתת הרכיבים. לאחר סדרה מדוקדקת של מבדקים מצאה ד"ר בוטשטיין כי בשברים עצמם נמצא שיעור זרחן גבוה מהרצוי ושיעור ניקל נמוך מהרצוי. מקור הבעיה לשברים אלו נעוצה בתהליך היצור ובקורוזיה היפראקטיבית הנוצרת באמבט ציפוי הזהב. הפתרון עליו מצביעה ד"ר בוטשטיין הינו העלאת דרגת החומציות (pH) של האמבט ל-6, להעשיר את המדיום בתוך האמבט בריכוז זרחן גבוה, לצמצם את זמן טבילת הרכיבים באמבט למינימום תוך קבלת ציפוי זהב בעל עובי מינימלי.
בתמונה משמאל: ד"ר אולגה בוטשטיין, מכון המתכות בטכניון


"תפיסות, גישות ומתודולוגיה בחקר כשל בכלל ובחיל האוויר בפרט" – סא"ל עופר לוי, חיל האוויר: סא"ל לוי משתייך לגף חקר כשל בתעופה - ארגון יעודי ואוטונומי של חיל האוויר אשר נותן מענה לכ-100 חקרי כשל בשנה. בהרצאתו סקר סא"ל לוי גישות ומתודולוגיות שונות לחקר כשל שלדבריו הינו תחום מולטי-דיסציפלינרי אשר דורש מומחיות, בשלות ועבודת צוות לצורך איסוף וניתוח הנתונים. קיימות 3 גישות עיקריות לחקר כשל: סינון גורמים אפשריים לצורך צמצום והתמקדות, חקירה מהמאקרו למיקרו ובחזרה למאקרו במתן המענה, ותפיסת הפאזל במסגרתה מצרפים את החלקים הקטנים לכדי תמונה כוללת. בהתאם לתפיסות אלו מנה סא"ל לוי שלוש גישות פרקטיות לפעולת החקר: גישה ניהולית לצורך הפרכה או אישוש האפשרויות, גישת המהנדס במסגרתה נערך זיהוי החולשות של התכן, והגישה הראייתית פורנזית בניסיון להפיק את מירב המידע ממה שנמצא באתר הכשל. חיל האוויר נוקט בשילוב של תפיסות וגישות תוך התמקדות בגישה הראייתית פורנזית. מכיוון שמדובר בסופו של דבר בחיי אדם, הפרמטרים של ניהול סיכונים ובטיחות הטיסה הם נר לרגלי חוקרי חיל האוויר בתהליך קבלת ההחלטות מפני שלנגד עיניהם עומדת מניעת מקרה הכשל הבא אשר עלול להסתיים באובדן של חיים.


"חקירת כשלון מנוע רקטי במנגנון יחודי" – סרן איתי נוסבאום, חיל האוויר: בהרצאתו הציג סרן נוסבאום תהליך חקר כשל של שבר באחר מרכיבי המנוע, מיכל לחץ, אשר התפוצץ במהלך עבודה. מכיוון שמדובר בשבר ענקי באורך חמישה מטרים, נדרשו אסטרטגיות חקירה ייחודיות שכללו ניתוחים מאקרו ומיקרוסקופיים, ובניית מפת מאמצים מפורטת של הרכיב באמצעותה ניתן היה לאתר את מוקד הכשל. מיכל הלחץ בנוי מיריעות טיטניום מולחמות בצורה שדומה לקליפות תפוז לאחר קילוף בסכין. המיכל התפוצץ לחתיכות שונות, ובדיקת מאמצים שייוריים בודדה נקודה חשודה במיכל שם נצפתה התנהגות שונה של החומר. בבחינת השבר באזור זה נצפתה מורפולוגיית שבר תוך גרעיני עם תכונת פריכות- שילוב ייחודי ולא אופייני. סקירת ספרות מקצועית וביצוע אנליזות כימיות העלו כי הבעיה אינה נעוצה במאמצים שייוריים או בחומר הגלם עצמו, כי אם דווקא בהשפעה סביבתית החריפה והקורזיבית של המיכל.


"איתור סיבות לכשלים באמצעות כריית נתונים" – גב' אדית אורי, מייסדת מיזם דטהלרט: בניגוד לחקר כשל המבוסס על מידע מכאני, גב' אורי, שבאה מרקע של הנדסה תעשיה וניהול, פיתחה מודל ייחודי של כריית נתונים (Data Mining) אשר מאתר וחוזה כשלים על בסיס ניתוח נתונים טכניים בלבד. חקירת כשלים נערכת במערכות הנדסיות מורכבות המייצרות זרם נתונים אדיר (Big Data) עם תלות בין המשתנים, והאתגר הוא להפיק תובנות משטף האינפורמציה היבשה. הפתרון של גב' אורי מבוסס על מערך אלגוריתמים ייעודיים של חיפוש, שמזהה דפוסי התנהגות היררכית, יוצר צברים של נתונים, ומגדיר חוקים על פיהם ניתן לחזות מראש, וגם בדיעבד, את מקור הכשל. לדבריה, במקרים אלו כלים סטטיסטיים גרידא אינם יעילים מכיוון שכשלים הינם מקרים נדירים וספציפיים אשר תמיד יתרחשו באזורי הסטיה של הנורמה הסטטיסטית. לשיטתה, כריית הנתונים ועיבודם בעזרת האלגוריתמים שפתחה מאפשר מיון, הצלבה והשוואה של דפוסי התנהגות שונים, התמקדות במאפיינים החשודים, אשר לבסוף מובילים לתובנות ממוקדות המגלמות את הפתרונות.
בתמונה מימין: אדית אורי, מייסדת מיזם דטהלרט

"מניעת כשלים עקב זיופים ברכיבים שאינם אלקטרוניים" – מר אולג נייגרציק וגב' אורית הראל, אלביט מערכות: צמד המרצים, מהנדסים בחברת 'סאיקלון מוצרי תעופה' המשתייכת לקבוצת אלביט מערכות, הציגו נושא שגייס עניין רב בקרב המשתתפים והוא מניעת כשלים במוצרים הנובעים מרכיבים מזוייפים שאינם אלקטרוניים, קרי, ברגים, חישוקים, טבעות גומי, פלסטיקה ומכניקה. תופעת הזיופים בשדה האלקטרוני ידועה ומוכרת ועבורה קיימת תקינה סדורה וקפדנית. אולם התקינה לזיופי רכיבים שאינם אלקטרוניים הינה פרוצה ודלילה, וזאת למרות ששילוב רכיבים אלו בפלטפורמות צבאיות פעילות עלול להסתיים באסון מכיוון שהזיוף מסלף את תכונות הרכיבים. המרצים הציגו מספר דוגמאות של זיופים שהובילו לכשלים במוצרים של אלביט מערכות, למשל, פין פציל שהעלה קורוזיה בתנאי לחות למרות שלפי הבטחת היצרן זה לא אמור היה להתרחש. בבדיקה עלה כי אין קשר בין החומר ממנו הובטח שהפין עשוי לבין החומרים שנמצאו בו בפועל. דוגמה נוספת היתה O-Ring (טבעת פלסטיק) שעלותה סנטים בודדים, אולם טבעות אלו משולבות במוצרים בטחוניים רבים. במקרה הנדון התגלה כשל עקב טבעת מזוייפת אשר גרמה לדליפה במשאבות. בחינת הטבעות העלתה כי למרות שהובטח שהטבעות עשויות מחומרים המתאימים לסביבת העבודה הייעודית - לא כך היה. המרצים מנו בקצרה מספר שיטות ועמדות רגולטיביות לאיתור ומניעה של שילוב רכיבים מזוייפים במוצרים.
בתמונה מימין: אולג נייגרציק ואורית הראל, אלביט מערכות


"חקירת כשלים בעקבות טיפולים תרמיים"ד"ר עוז גולן, אפקה המכללה האקדמית להנדסה בתל-אביב: "טיפולים תרמיים הינם חלק בלתי נפרד מתהליכי ייצור המקנים למתכות את התכונות המכאניות הרצויות. יחד עם זאת, עלולים הטיפולים להכניס לחומר פגמים שמקורם נובע מאחת מארבע הסיבות הבאות: (א) בחירת טיפול שאינו מתאים לחומר (ב) מביצוע תהליך ייצור שגוי (ג) מהשוני בין התכונה הרצויה לתכונה המצויה (ד) מעצם המסלול התרמי ואופיו הפיזיקאלי. מחקירת כשלים שביצענו בשנתיים האחרונות נראה שחסר ידע הנדסי, ו/או מתודיקה ולעיתים שיטות בדיקה במהלך התהליך בכדי לגלות או לאמוד את אותם פגמים. הפגמים יכולים להיות ברמת המאקרו או ברמת המיקרו ולגרום לכשל מכאני תוצאתי בעת השירות". במהלך ההרצאה הוצגו מספר דוגמאות לכשלים שמקורם בטיפולים תרמיים של פלדות ואלומיניום, למהלכי חקירת-הכשלים והמלצות כיצד לפתור ולהימנע מהישנות המקרים.
בתמונה מימין: ד"ר עוז גולן, אפקה המכללה האקדמית להנדסה בתל-אביב 


"השפעת טמפרטורה על כישלון רכיבים אל-מתכתיים" –
סרן רום כפרי, חיל האוויר: ההרצאה שחתמה את יום העיון עסקה באישור או שלילה של השפעת טמפרטורה על כשל, תוך בחינת מקרה כשל ספציפי שהתרחש בצינור אספקת נוזל קירור במנוע של מטוס. במהלך טיסה שגרתית גילה הטייס כי הטמפרטורה במנוע עלתה. לאחר הנחיתה, הסתבר כי אותו צינור נקרע באזור מסויים, ושכבת הבידוד סביבו נמצאה קרועה אף היא. בחינה מדוקדקת יותר הראתה כי נוזל הקירור שינה את הגוון שלו מירוק לאדום, וכן כי משטח השבר בצינור נראה כהה ומנופח וכן חסרים בו סיבים מסויימים שאמורים להגן עליו. אנליזות כימיות ומבדקים שונים העלו כי הכשל אינו בחומר הגלם של הצינור וכן כי גם נוזל הקירור שזרם בו היה תקין. יחד עם זאת זוהה חומר שלא אמור היה להיות בצינור, והינו תוצאה של חימום עז. בניסיון לשחזר את האירוע נערכו ניסויים שונים שבחנו את התנהגות הצינור בסביבות וטמפרטורות שונות. על סמך הממצאים התגלה כי מיקומו של הצינור היה בסמוך לצינורות פליטת הגזים של המנוע, שבמהלך הטיסה התחממו לטמפרטורה גבוהה. הסמיכות לצינורות הפליטה היא שגרמה להתחממות ולקריעת הצינור. הפתרון הינו פתרון תכנוני בגינו מוקם הצינור באופן שלא חשף אותו לחום הרב שנפלט במהלך טיסה.


 

שלח לחבר
שתף


 


Google