Memahami Pitting pada Bantalan dan Roda Gigi
Pengikisan adalah pembentukan rongga kecil, kawah atau cekungan pada permukaan kerja balapan bantalan, elemen gelinding atau gigi roda gigi. Ini muncul dari dua mekanisme yang sangat berbeda: kelelahan pitting, produk tahap awal dari kelelahan kontak guling, dan korosi pitting, hasil dari serangan elektrokimia yang menghilangkan material dari permukaan. Pada bantalan elemen gelinding, pitting biasanya dianggap sebagai bentuk awal atau ringan dari pengelupasan; pada roda gigi, ini dikenali sebagai mode kegagalan tersendiri, terpisah dari kerusakan gigi atau secara umum keausan gigi.
Apapun asalnya, pitting menimbulkan kekasaran permukaan dan konsentrasi tegangan yang menghasilkan getaran dan kebisingan. Jika tidak dikoreksi, sebuah lubang akan menjadi tempat inisiasi retak, lubang akan menyatu menjadi spall yang lebih besar, dan komponen akan mengalami kerusakan. Menangkapnya lebih awal - ketika kerusakan masih kecil dan trennya lembut - adalah inti dari pemantauan.
1. 1. Jenis-jenis Pitting
Lubang kelelahan (mekanis)
Lubang kelelahan lahir dari kontak bergulir berulang dan siklik tekanan bawah permukaan yang dipaksakan. Muncul dalam dua skala:
- Micropitting: lubang-lubang yang sangat kecil dengan ukuran sekitar 10-50 mikrometer yang memberikan tekstur permukaan abu-abu matte, nyaris tidak terlihat dengan mata telanjang. Ini terkonsentrasi di zona tekanan tinggi dan umum terjadi pada roda gigi yang menggunakan film pelumas tipis dan pada bantalan berkecepatan tinggi. Tergantung pada kondisinya, ia dapat menstabilkan atau berkembang menjadi macropitting.
- Macropitting (lubang awal): Kawah yang terlihat jelas berdiameter sekitar 1-5 mm dan kedalaman 0,1-0,5 mm, terbentuk ketika retakan fatik di bawah permukaan merambat ke permukaan dan mengeluarkan serpihan. Biasanya tumbuh menjadi spall yang lebih besar dan mungkin memerlukan waktu berbulan-bulan hingga bertahun-tahun untuk berkembang menjadi kegagalan, yang merupakan jendela yang dimanfaatkan oleh pemantauan kondisi.
Lubang korosi (bahan kimia)
Lubang korosi berasal dari serangan elektrokimia dan bukan dari beban. Kelembaban, asam, atau bahan kimia proses yang bersentuhan dengan permukaan memakan lubang dangkal berwarna karat, yang sering dikotori oleh produk korosi. Tidak seperti lubang fatik, lubang ini cenderung meluas dan tidak terbatas pada zona beban, dan meskipun biasanya dimulai lebih dangkal daripada lubang fatik, setiap rongga bertindak sebagai penambah tegangan yang kemudian menimbulkan retak fatik. Penyegelan yang efektif dan pelumas penghambat korosi adalah garis pertahanan pertama.
Lubang listrik
Lubang listrik disebabkan oleh arus yang melewati bantalan dan melengkung melintasi lapisan minyak, melelehkan kawah-kawah kecil. Ciri khas klasiknya adalah kawah dengan jarak yang berdekatan yang diatur dalam pita biasa - papan cuci atau pola “bergalur” bergelombang. Hal ini biasa terjadi pada motor yang diumpankan oleh VFD dengan pengardean poros yang tidak memadai, akar penyebab yang sama di balik banyak gangguan listrik, dan biasanya dikenali dari pola regulernya yang khas pada saat pemeriksaan.
2. Metode Deteksi
Analisis getaran
Pitting menghasilkan perkembangan getaran yang dapat dikenali. Pada tahap awal, hal ini menambah sedikit peningkatan dalam getaran frekuensi tinggi; seiring bertambahnya cacat, diskrit frekuensi cacat bantalan muncul - BPFO, BPFI atau BSF tergantung pada permukaan mana yang rusak - dan amplitudo serta jumlah harmoniknya meningkat. Analisis amplop adalah satu-satunya alat yang paling efektif untuk menangkap pitting tahap awal, karena alat ini mendemodulasi dampak berulang yang samar dari latar belakang broadband jauh sebelum dampak tersebut mendominasi spektrum.
Inspeksi visual
Pemeriksaan langsung memerlukan pembongkaran atau akses borescope. Inspektur mencari area matte abu-abu (micropitting) atau kawah yang terlihat (macropitting), menghitung dan mengukur lubang untuk mengukur tingkat keparahan, dan memotretnya untuk dokumentasi dan tren terhadap inspeksi di masa mendatang.
Analisis minyak
Partikel-partikel logam yang aus dalam sebuah sampel minyak mengungkapkan penghilangan material aktif. Ferrografi membedakan morfologi partikel pitting dari keausan biasa, dan konsentrasi partikel yang meningkat menegaskan bahwa kerusakan semakin parah daripada stabil.
Pengujian ultrasonik
Kekasaran permukaan dari pitting meningkatkan bantalan ultrasonik emisi, dan detektor portabel dapat melacak hal ini secara non-invasif. Ultrasonografi sering kali menandai masalah sebelum gejala getaran menjadi jelas, sehingga menjadi pelengkap yang berguna untuk pemantauan spektral.
3. Penyebab dan Pencegahan
Mengadu kelelahan
- Peringkat bantalan yang memadai: pilih bantalan yang umur L10-nya dengan nyaman melebihi servis yang diperlukan.
- Pelumasan yang tepat: mempertahankan ketebalan film yang sehat (rasio lambda lebih besar dari sekitar 3) sehingga asperitas tidak bersentuhan.
- Kebersihan: mencegah kontaminasi yang dapat merusak permukaan dan menciptakan penambah tegangan.
- Penyelarasan: hindari pemuatan tepi yang disebabkan oleh ketidaksejajaran.
- Kontrol beban: menahan beban berlebih - umur bantalan gelinding turun secara kasar dengan kubus beban.
Lubang korosi
- Penyegelan yang efektif: jauhkan kelembapan dari rongga bantalan.
- Pelumas yang tepat: gunakan formulasi dengan penghambat korosi.
- Bahan yang tahan korosi: tentukan bantalan stainless untuk servis basah.
- Perlindungan penyimpanan: melindungi bantalan cadangan dari kelembapan.
- Pencegahan kondensasi: hindari siklus termal yang mendorong kondensasi di dalam housing.
Lubang listrik
Pencegahan berpusat pada menjaga arus keluar dari bantalan: pentanahan poros yang tepat pada motor yang digerakkan VFD, bantalan terisolasi di salah satu ujung alat berat, elemen penggulung keramik (non-konduktif), dan langkah-langkah umum untuk menghilangkan atau meminimalkan arus bantalan.
4. Mengadu Roda Gigi
Pada gigi roda gigi, pitting memiliki karakter tersendiri. Hal ini terjadi pada sisi-sisi gigi di dalam zona kontak, terkonsentrasi di dekat garis pitch di mana putaran dan geseran bergabung untuk memaksimalkan tegangan kontak. Kerusakan muncul sebagai getaran yang meningkat pada frekuensi jala roda gigi, sering diapit oleh pita samping dengan jarak pada kecepatan putaran poros, bersama dengan perubahan nada yang terdengar dan lubang yang terlihat pada sisi-sisinya. Sejumlah kecil yang disebut lubang “awal” dapat diterima dalam beberapa desain dan bahkan mungkin stabil saat permukaannya sesuai, tetapi lubang yang berlebihan menghilangkan area penahan beban dan pada akhirnya menyebabkan kerusakan gigi. Memantau frekuensi mesh dan sideband-nya, di samping inspeksi flank secara berkala, adalah rutinitas deteksi praktis untuk keluarga yang lebih luas dari cacat roda gigi.
5. Penilaian dan Keputusan Tingkat Keparahan
Untuk bantalan, tingkat keparahan biasanya dinilai dari seberapa banyak zona beban yang terpengaruh:
- Baru mulai: beberapa lubang mikro yang tersebar, di bawah sekitar 5% dari zona beban.
- Lampu: lubang yang terlihat di sekitar 5-25% dari area zona beban.
- Sedang: lubang yang luas di area seluas 25-50%, mulai menyatu.
- Berat: lebih dari 50% terkena dampak dengan lubang yang bergabung menjadi spall - penggantian segera.
Tingkatan-tingkatan tersebut memetakan tindakan yang jelas. Lubang yang baru terjadi hingga lubang ringan dapat terus beroperasi di bawah pengawasan; lubang sedang memerlukan penggantian yang terencana dalam waktu satu hingga tiga bulan; lubang yang parah harus diganti pada kesempatan pertama; dan perkembangan yang cepat disertai dengan getaran atau suhu yang tinggi memerlukan pemadaman darurat. Mengatur alarm yang masuk akal dan tingkat perjalanan terhadap tahapan-tahapan ini, dan melacak kecenderungan dari waktu ke waktu, mengubah pengukuran mentah menjadi keputusan pemeliharaan.
6. Di Mana Pitting Cocok dan Bagaimana Keseimbangan Membantu
Pitting adalah tahap peralihan yang penting dalam degradasi komponen - lebih serius daripada keausan permukaan pada umumnya, namun sering kali dapat ditangani jika diketahui sejak dini. Hal ini juga jarang terjadi sendiri: pembebanan tepi akibat ketidaksejajaran atau tereksitasi resonansi mempercepat kelelahan, dan begitu pula peningkatan beban bantalan dinamis yang berasal dari rotor ketidakseimbangan. Oleh karena itu, menjaga rotor tetap seimbang merupakan bagian dari pencegahan pitting dini, dan penganalisis dua saluran portabel seperti Balanset-1A mendapatkan tempatnya dua kali lipat: ia berjalan amplop dan diagnostik spektral untuk menemukan bantalan awal dan lubang roda gigi di lapangan, dan melakukan penyeimbangan lapangan yang menurunkan tekanan kontak guling yang menyebabkan kerusakan. Dipadukan dengan pelumasan, penyegelan, dan penyelarasan yang tepat, kombinasi tersebut memungkinkan tim untuk mengidentifikasi lubang lebih awal dan melakukan intervensi sesuai jadwalnya sendiri, jauh sebelum meluncur ke dalam bencana spalling.
