Perché l'analisi dei guasti è importante prima di ordinare un ricambio

Installazione di un ricambio ingranaggio elicoidale Installare un ingranaggio di ricambio su un riduttore che si è guastato senza prima diagnosticarne la causa quasi certamente si ripeterà allo stesso intervallo di manutenzione o a un intervallo inferiore. L'ingranaggio di ricambio è identico all'originale: se l'originale si è guastato dopo 18 mesi a causa della contaminazione dell'olio del riduttore con acqua, anche il ricambio si guasterà dopo 18 mesi. Se l'originale si è guastato a causa di una larghezza della faccia insufficiente (ε_β < 1) che ha causato un carico sui bordi, un ricambio identico si guasterà allo stesso modo. Una corretta analisi del guasto permette di identificare se l'ingranaggio di ricambio necessita di specifiche diverse, se è necessario modificare la lubrificazione, se è necessario riparare una guarnizione o se è necessario correggere un problema di allineamento della macchina prima di installare il nuovo ingranaggio.

Korea Ever-Power offre un servizio di analisi dei guasti insieme alla sua capacità di reverse engineering: inviare il guasto ingranaggio a taglio elicoidale per l'esame visivo e metallografico e ricevere un rapporto sulla modalità di guasto con la causa principale e la raccomandazione specifica prima che venga ordinata una sostituzione. Sfoglia il gamma di prodotti per ingranaggi elicoidali per le specifiche di sostituzione.

Pitting — Fatica da contatto superficiale, il guasto più comune degli ingranaggi elicoidali

Fianco del dente duro cementato ingranaggio elicoidale — La superficie HRC 58–62 resiste alla vaiolatura quando il film lubrificante è adeguato. La vaiolatura inizia in corrispondenza della linea di passo, dove il film EHL è più sottile e la velocità di scorrimento è minima, apparendo tipicamente come piccoli crateri emisferici di 0,1–1,0 mm di diametro nelle fasi iniziali.

Pitting: caratteristiche visive e localizzazione

La vaiolatura è fatica superficiale: minuscole crepe si formano sulla superficie del fianco del dente o appena sotto di essa e si propagano sotto stress di contatto ciclico di Hertz fino a quando un piccolo frammento si stacca, lasciando un cratere approssimativamente emisferico (la "fossa"). La vaiolatura in un ingranaggio elicoidale presenta tre caratteristiche distintive relative a posizione e aspetto:

• Posizione: La vaiolatura inizia prevalentemente in corrispondenza o leggermente al di sotto della linea di passo, ovvero la posizione sul fianco del dente in cui il film EHL è più sottile (velocità di scorrimento più bassa, spessore minimo del film) e la sollecitazione di contatto di Hertz è massima. In un singolo ingranaggio elicoidaleLe cavità si concentrano vicino al centro della larghezza della faccia dove il modello di contatto è più denso; a un'estremità della faccia se la deviazione del conduttore (disallineamento) sta causando un carico sul bordo.
• Progressione: Le cavità iniziali (0,1–0,3 mm di diametro) sono emisferiche, con una superficie liscia dovuta alla propagazione della cricca da fatica. Man mano che la formazione di cavità prosegue, le cavità adiacenti si uniscono formando scheggiature: crateri più grandi e irregolari con superfici più ruvide. La scheggiatura accelera rapidamente una volta iniziata perché l'area scheggiata e ruvida interrompe il film EHL per i denti vicini.
• Distinguere tra vaiolatura progressiva e distruttiva: La vaiolatura progressiva (accettabile) produce vaiolature che si arrestano dopo un periodo iniziale di rodaggio: la superficie ruvida ridistribuisce il carico su una zona di contatto leggermente più ampia e il film EHL si ristabilisce. La vaiolatura distruttiva continua a diffondersi, con aree di distacco in crescita. Se la vaiolatura è ancora in crescita alla successiva ispezione, non si arresterà senza una modifica della causa principale.

Cause principali della vaiolatura negli ingranaggi elicoidali

Micropitting: la fatica a livello microscopico che precede il pitting completo.

La micropitting (chiamata anche macchia grigia, brina o fatica da corrosione in diversi standard industriali) è una modalità di danneggiamento superficiale su scala fine che precede la vaiolatura completa in molti ingranaggio elicoidale difetti. Le micropitture sono crateri di 10-100 µm di diametro, troppo piccoli per essere visti singolarmente a occhio nudo, ma che producono un caratteristico aspetto grigio opaco sul fianco del dente nella regione della linea di pece. Al microscopio ottico 20x o al SEM, la zona di micropitting mostra una fitta serie di minuscoli crateri con bordi angolari, chiaramente distinti dalla superficie adiacente lucida.

La micropitting si forma quando il rapporto di spessore specifico del film λ è compreso tra 0,4 e 1,0, ovvero nel regime di lubrificazione mista in cui si verifica un contatto occasionale tra le asperità, ma non si è ancora sviluppato un contatto metallo-metallo completo. Le micropitting si fondono e si approfondiscono gradualmente, trasformandosi in macropitting dopo tipicamente 10⁷–10⁸ cicli di contatto. La micropitting è particolarmente comune nelle superfici rettificate. ingranaggi elicoidali Durante le prime 200-500 ore di funzionamento (rodaggio), la rugosità superficiale si riduce, il film EHL si ristabilisce e la formazione di micropitting si arresta. Se il micropitting persiste oltre il periodo di rodaggio, indica un lubrificante inadeguato per le condizioni operative.

Graffi (Correzione) — Guasto catastrofico della pellicola

Abrasioni: caratteristiche visive e rapida progressione

L'abrasione è un meccanismo di usura adesiva in ingranaggi elicoidali che si verifica quando il film EHL collassa completamente e i fianchi dei denti accoppiati si saldano ai contatti delle asperità sotto la temperatura flash generata dallo scorrimento. Le saldature si lacerano quando le superfici dei denti si muovono l'una rispetto all'altra, producendo solchi lineari caratteristici nella direzione di scorrimento attraverso il fianco del dente. L'abrasione in un ingranaggio elicoidale appare come:

• Posizione: Punta del dente e radice del dente (dove la velocità di scorrimento è massima e il film EHL è più sottile). La linea di passo stessa è in genere priva di abrasioni perché la velocità di scorrimento è zero in questo punto. Questa particolare configurazione di posizione distingue le abrasioni dalle vaiolature.
• Aspetto: Superficie irregolare e ruvida con segni di incisione direzionali nella direzione di scorrimento. La superficie appare lacerata piuttosto che liscia e butterata. Spesso è visibile il trasferimento di materiale da un ingranaggio all'altro: zone di trasferimento metalliche brillanti su una superficie del dente e corrispondenti zone scure abrase sulla superficie di accoppiamento.
• Progressione: L'abrasione è rapida e catastrofica. Una volta iniziata, la superficie ruvida e abrasa distrugge il film EHL per tutti i successivi contatti dentari, accelerando l'abrasione su tutta la superficie del dente nel giro di poche ore. Non esiste un livello di abrasione "tollerabile": qualsiasi segno di graffio richiede l'arresto immediato della macchina e la sostituzione dell'ingranaggio.

Cause profonde e prevenzione

Il grippaggio si verifica quando la temperatura del fianco del dente supera una soglia critica oltre la quale il film lubrificante non può più formarsi. Fattori che contribuiscono al problema: viscosità del lubrificante errata (troppo bassa per la velocità di esercizio), olio per ingranaggi ad alta temperatura (temperatura della coppa superiore a 90 °C), contenuto insufficiente di additivo EP per la specifica coppia di materiali dei denti dell'ingranaggio, velocità primitiva molto elevata combinata con un flusso d'olio inadeguato all'ingranamento e rodaggio insufficiente (ingranaggi nuovi a pieno carico fin dall'avviamento a freddo). Prevenzione: utilizzare la gradazione di olio specificata correttamente con contenuto di additivo EP verificato (confermato dal test di grippaggio FZG stadio ≥ 12); garantire una portata d'olio adeguata; seguire la procedura di rodaggio del produttore per gli ingranaggi nuovi; monitorare continuamente la temperatura della coppa in applicazioni ad alta velocità superiori a 25 m/s.

Frattura della radice del dente: fatica da flessione vs frattura da impatto

Geometria della radice del dente: le fratture si innescano nel punto di massima sollecitazione di flessione nel raccordo radicolare. La frattura da fatica a flessione mostra una zona di crescita progressiva della cricca a forma di spiaggia; la frattura da impatto mostra una superficie di frattura fragile netta senza segni di spiaggia.

Frattura da fatica a flessione: propagazione progressiva della cricca

Frattura da fatica flessionale in un ingranaggio elicoidale La frattura del dente inizia sul lato di trazione del raccordo della radice del dente (il lato da cui il dente si flette sotto carico) e si propaga progressivamente ad ogni ciclo di carico. La superficie di frattura presenta caratteristiche "segni di spiaggia": linee curve concentriche visibili a occhio nudo che indicano la posizione del fronte di frattura nelle diverse fasi di propagazione. La zona di crescita della frattura è tipicamente liscia e concava; la zona di frattura finale (dove la sezione trasversale rimanente del dente era insufficiente a sopportare il carico e si è rotta istantaneamente) è ruvida e può mostrare segni a V o linee di fiume che indicano la direzione di propagazione finale della frattura. I segni di spiaggia identificano in modo inequivocabile una frattura da fatica: sono presenti nelle fratture da fatica e assenti nelle fratture da impatto.

Frattura da impatto - Sovraccarico da singolo evento

frattura da impatto in un ingranaggio elicoidale La frattura da impatto si verifica quando un singolo evento di carico supera la resistenza ultima alla flessione del dente, tipicamente uno shock d'ingresso (morso di laminatoio, morso di frantumatore), un colpo di martello idraulico o un carico caduto. La superficie di frattura è uniformemente ruvida e priva di segni di spiaggia; i motivi a chevron sulla superficie di frattura indicano la direzione di propagazione della cricca dal raccordo di base. La frattura da impatto è più comune negli ingranaggi temprati a induzione (dove la zona temprata superficiale sopra un nucleo tenace può assorbire la maggior parte dei carichi d'urto) rispetto agli ingranaggi cementati (dove il confine tra la superficie e il nucleo crea una potenziale concentrazione di stress sotto impatto).

Usura abrasiva: danni alla superficie degli ingranaggi causati dalla contaminazione dell'olio.

Usura abrasiva in ingranaggi elicoidali Il processo di pitting rimuove uniformemente il materiale dai fianchi del dente, sia dall'addendum che dal dedendum, e non in modo concentrato sulla linea di passo come avviene con il pitting, grazie all'azione di taglio e scavo delle particelle dure sospese nell'olio per ingranaggi. Le superfici usurate mostrano graffi direzionali nella direzione di scorrimento e il profilo del dente si discosta gradualmente dall'evolvente originale man mano che il materiale viene continuamente rimosso. Il report dell'analizzatore di ingranaggi di un ingranaggio usurato mostra una deviazione del profilo crescente nel corso delle ispezioni successive.

Per ingranaggio elicoidale Per gli azionamenti in ambienti polverosi: mantenere la classe di pulizia ISO pari o inferiore a ISO 16/14/11 (secondo ISO 4406) tramite filtrazione dell'olio regolare (filtro a flusso completo con classificazione assoluta di 10 µm) e campionamento dell'olio. In ambienti minerari e all'aperto dove è difficile mantenere l'integrità delle guarnizioni, aumentare la frequenza di filtrazione e campionamento dell'olio: mensilmente per gli azionamenti critici, trimestralmente per gli azionamenti standard.

Guida rapida alla diagnostica delle modalità di guasto

Quando l'ingranaggio elicoidale di ricambio necessita di una specifica diversa

La modalità di guasto dell'originale ingranaggio elicoidale determina direttamente se la sostituzione richiede una modifica delle specifiche. Tre modalità di guasto richiedono quasi sempre un aggiornamento delle specifiche anziché una sostituzione con un componente identico:

Korea Ever-Power — Analisi dei guasti e specifiche di sostituzione

Il servizio di analisi dei guasti di Korea Ever-Power accetta componenti usurati o guasti ingranaggi a taglio elicoidale per l'esame visivo, la misurazione con analizzatore di ingranaggi e l'analisi della sezione metallografica (prova di durezza, conferma della profondità di tempra, valutazione del flusso dei grani). Il rapporto di esame identifica la modalità di guasto, la probabile causa principale e se l'ingranaggio di ricambio richiede una modifica delle specifiche (materiale diverso, classe di precisione, bombatura del passo o fattore di servizio). Come diretto produttore di ingranaggi elicoidaliIn Corea, Ever-Power è in grado di produrre l'ingranaggio di ricambio immediatamente dopo la conferma delle specifiche, senza i ritardi aggiuntivi dovuti all'invio dei risultati delle analisi a un produttore esterno.

Domande frequenti

Redattore: Cxm