Razumijevanje korozije u ležajevima i zupčanicima
Definicija: Što je pitting?
Koštice je stvaranje malih šupljina, kratera ili udubljenja na površini ležajnih ploča, kotrljajućih elemenata ili zuba zupčanika. Točkasta korozija može nastati iz dva različita mehanizma: (1) korozija od zamora od umora od kotrljajućeg kontakta, što predstavlja oštećenje površine u ranoj fazi umora, i (2) korozijska rupica od elektrokemijskog napada, stvarajući površinske šupljine uklanjanjem materijala. U ležajevima, točkasto oštećenje se često smatra ranim ili blagim oblikom ljuštenje, dok se kod zupčanika točkasto oštećenje prepoznaje kao specifičan način kvara koji se razlikuje od loma zuba ili prekomjernog trošenja.
Točkasta korozija stvara hrapavost površine i koncentracije naprezanja koje generiraju vibracija i buka, a ako se ne ispravi, inicijacija rupica može napredovati do većih odvajanja i konačnog otkazivanja komponente.
Vrste rupičastog oštećenja
1. Zamor materijala (mehanička korozija)
Rezultati umora od kotrljajućeg kontakta:
Mikropitting
- Veličina: Vrlo male jamice (promjera 10-50 mikrometara)
- Izgled: Mat siva površinska tekstura, jedva vidljiva golim okom
- Mjesto: Koncentrirano u područjima visokog stresa
- Napredak: Može napredovati do makrorupičastog stvaranja ili se stabilizirati ovisno o uvjetima
- Uobičajeno u: Zupčanici s tankim filmovima maziva, ležajevi velike brzine
Makro-korenje (početno korenje)
- Veličina: Promjer 1-5 mm, dubina 0,1-0,5 mm
- Izgled: Jasno vidljivi krateri ili jame
- Postupak: Podpovršinska pukotina od zamora se širi na površinu
- Napredak: Obično raste u veće ljuske
- Vremenski okvir: Može proći mjeseci do godina prije nego što dođe do neuspjeha
2. Korozijska točkasta korozija (kemijska)
Rezultati elektrokemijskih procesa:
- Uzrok: Vlaga, kiseline ili kemikalije u kontaktu s površinama ležajeva
- Izgled: Grube, hrđavo obojene rupe, često s produktima korozije
- Distribucija: Može biti rašireno po površinama, a ne lokalizirano u zonama opterećenja
- Dubina: Obično pliće od jama za zamor u početku
- Uzroci stresa: Korozijske jame djeluju kao početna mjesta za pukotine uzrokovane zamorom materijala.
3. Električna korozija
- Uzrok: Električna struja koja prolazi kroz ležaj stvarajući luk
- Izgled: Mali, gusto raspoređeni krateri u pravilnim uzorcima (žljebovi)
- Uobičajeno u: Motori s VFD pogonima, nedovoljno uzemljenje osovine
- Karakteristika: Izgled daske za pranje rublja ili valovitog izgleda
- Otkrivanje: Prepoznatljiv uzorak pri vizualnom pregledu
Metode detekcije
Analiza vibracija
Korenje generira karakteristične vibracijske potpise:
- Rana faza: Malo povećanje visokofrekventnih vibracija
- Frekvencije kvarova: Izgled BPFO, BPFIili BSF ovisno o lokaciji
- Analiza omotnice: Najučinkovitiji za otkrivanje korozije u ranoj fazi
- Napredak: Amplituda i broj harmonika povećavaju se kako jame rastu
Vizualni pregled
- Zahtijeva rastavljanje ležaja ili pristup boroskopu
- Potražite siva mat područja (mikrorupičenje) ili vidljive kratere (makrorupičenje)
- Prebrojite i odredite veličinu jama kako biste procijenili ozbiljnost
- Fotografija za dokumentaciju i trendove
Analiza ulja
- Metalne čestice u uzorcima ulja ukazuju na uklanjanje aktivnog materijala
- Ferografija pokazuje morfologiju čestica karakterističnu za koroziju u odnosu na trošenje
- Povećanje koncentracije čestica ukazuje na progresivno oštećenje
Ultrazvučno ispitivanje
- Hrapavost površine zbog udubljenja povećava ultrazvučne emisije
- Prijenosni ultrazvučni detektori za neinvazivni monitoring
- Učinkovito za rano otkrivanje prije nego što simptomi vibracija nestanu
Uzroci i prevencija
Sprječavanje korozije uzrokovane zamorom
- Odgovarajuća ocjena ležaja: Odaberite ležaj s vijekom trajanja L10 koji prelazi potreban servis
- Pravilno podmazivanje: Osigurajte odgovarajuću debljinu filma (λ omjer > 3)
- Čistoća: Minimizirajte kontaminaciju koja stvara stresne faktore
- Alignment: Spriječite utovar rubova zbog neusklađenosti
- Kontrola opterećenja: Izbjegavajte preopterećenje (vijek trajanja ležaja ∝ 1/Load³)
Sprječavanje korozije
- Učinkovito brtvljenje: Spriječite prodiranje vlage
- Odgovarajuće mazivo: Koristite maziva s inhibitorima korozije
- Materijali otporni na koroziju: Ležajevi od nehrđajućeg čelika za vlažne uvjete
- Zaštita pohrane: Zaštitite rezervne ležajeve od vlage
- Sprječavanje kondenzacije: Izbjegavajte termičke cikluse koji uzrokuju kondenzaciju
Sprječavanje električnih rupica
- Pravilno uzemljenje osovine u primjenama VFD motora
- Izolirani ležajevi za jedan kraj motora
- Keramički kotrljajući elementi (neprovodljivi)
- Uklonite ili smanjite struje ležajeva
Koštice u zupčanicima
U primjenama zupčanika, korozija ima specifične karakteristike:
Korenje zuba zupčanika
- Javlja se na površinama zuba u kontaktnoj zoni
- Koncentrirano blizu linije nagiba gdje se kombiniraju klizanje i kotrljanje
- Stvara karakterističnu buku i vibracije na frekvenciji zahvata zupčanika
- Može biti prihvatljivo u umjerenim količinama za neke primjene
- Prekomjerno udubljivanje dovodi do loma zuba
Otkrivanje
- Povećano frekvencija mreže zupčanika vibracija
- Bočni pojasevi na frekvencijama osovine
- Promjene zvučne buke
- Vizualni pregled bokova zuba
Procjena ozbiljnosti
Kriteriji ozbiljnosti korozije ležaja
- Početni: Malo raspršenih mikrojama, < 5% zone opterećenja pogođene
- Svjetlo: Vidljivo korozijsko oštećenje, 5-25% područja zone opterećenja
- Umjereno: Opsežno korozijsko formiranje, područje 25-50%, počinje se spajati
- Teško: > Područje 50%, jame se spajaju i formiraju krhotine, potrebna je hitna zamjena
Kriteriji odlučivanja
- Nastavak operacije: Početno do lagano korozijsko nakupljanje uz praćenje
- Zamjena plana: Umjereno korozijsko oštećenje, zamjena unutar 1-3 mjeseca
- Hitna zamjena: Jako korozijsko oštećenje, zamijenite pri prvoj prilici
- Hitno gašenje: Brzo napredovanje, visoke vibracije ili temperatura
Točkasto nakupljanje predstavlja važnu međufazu u degradaciji ležaja - ozbiljnije od općeg površinskog trošenja, ali potencijalno podnošljivo ako se otkrije rano. Praćenjem vibracija s analizom ovojnice i pravilnim postupcima održavanja, točkasto nakupljanje može se identificirati u ranim fazama, što omogućuje planirano održavanje prije nego što dođe do katastrofalnih kvarova uzrokovanih ljuštenjem.