Capire la corrosione nei cuscinetti e negli ingranaggi
Definizione: Che cosa è la corrosione puntiforme?
vaiolatura è la formazione di piccole cavità, crateri o depressioni sulla superficie delle piste dei cuscinetti, degli elementi volventi o dei denti degli ingranaggi. La vaiolatura può derivare da due meccanismi distinti: (1) corrosione per fatica dalla fatica da contatto volvente, che rappresenta il danno da fatica superficiale in fase iniziale, e (2) corrosione puntiforme dall'attacco elettrochimico, creando cavità superficiali attraverso la rimozione del materiale. Nei cuscinetti, la vaiolatura è spesso considerata una forma precoce o lieve di sfaldamento, mentre negli ingranaggi la corrosione è riconosciuta come una specifica modalità di guasto, distinta dalla rottura dei denti o dall'usura eccessiva.
La corrosione crea rugosità superficiale e concentrazioni di stress che generano vibrazione e rumore e, se non corretti, l'inizio della formazione di fossette può evolversi in scheggiature più grandi e, infine, in guasti dei componenti.
Tipi di vaiolatura
1. Pitting da fatica (meccanico)
Risultati della fatica da contatto volvente:
Micropitting
- Misurare: Fossette molto piccole (diametro 10-50 micrometri)
- Aspetto: Texture superficiale grigio opaco, appena visibile a occhio nudo
- Posizione: Concentrato in aree ad alto stress
- Progressione: Può progredire verso la macropitting o stabilizzarsi a seconda delle condizioni
- Comune in: Ingranaggi con sottili film lubrificanti, cuscinetti ad alta velocità
Macropitting (Devastazione iniziale)
- Misurare: Diametro 1-5 mm, profondità 0,1-0,5 mm
- Aspetto: Crateri o fosse chiaramente visibili
- Processo: La crepa da fatica sotto la superficie si propaga alla superficie
- Progressione: Di solito si sviluppa in schegge più grandi
- Intervallo di tempo: Potrebbero volerci mesi o anni prima che si verifichi un fallimento
2. Corrosione (chimica)
Risultati dei processi elettrochimici:
- Causa: Umidità, acidi o sostanze chimiche a contatto con le superfici dei cuscinetti
- Aspetto: Buche ruvide e color ruggine, spesso con prodotti di corrosione
- Distribuzione: Può essere diffuso su tutte le superfici piuttosto che localizzato nelle zone di carico
- Profondità: In genere inizialmente più superficiali delle fosse di fatica
- Fattori che aumentano lo stress: Le fosse di corrosione fungono da siti di innesco per le cricche da fatica
3. Deformazione elettrica
- Causa: La corrente elettrica che passa attraverso il cuscinetto crea un arco
- Aspetto: Piccoli crateri ravvicinati in schemi regolari (scanalature)
- Comune in: Motori con azionamenti VFD, messa a terra dell'albero inadeguata
- Caratteristica: Aspetto ondulato o a tavola da lavare
- Rilevamento: Modello distintivo nell'ispezione visiva
Metodi di rilevamento
Analisi delle vibrazioni
La corrosione genera vibrazioni caratteristiche:
- Fase iniziale: Piccolo aumento delle vibrazioni ad alta frequenza
- Frequenze di guasto: Aspetto di BPFO, BPFI, O BSF a seconda della posizione
- Analisi dell'involucro: Più efficace per rilevare la corrosione in fase iniziale
- Progressione: L'ampiezza e il conteggio armonico aumentano con la crescita delle fosse
Ispezione visiva
- Richiede lo smontaggio del cuscinetto o l'accesso al boroscopio
- Cerca aree opache grigie (micropitting) o crateri visibili (macropitting)
- Contare e dimensionare le fosse per valutarne la gravità
- Fotografia per documentazione e tendenze
Analisi dell'olio
- Le particelle metalliche nei campioni di olio indicano la rimozione di materiale attivo
- La ferrografia mostra la morfologia delle particelle caratteristica della corrosione rispetto all'usura
- L'aumento della concentrazione di particelle indica un danno progressivo
Test ad ultrasuoni
- La rugosità superficiale dovuta alla corrosione aumenta le emissioni ultrasoniche
- Rilevatori di ultrasuoni portatili per il monitoraggio non invasivo
- Efficace per la diagnosi precoce prima che i sintomi delle vibrazioni scompaiano
Cause e prevenzione
Prevenzione della corrosione da fatica
- Valutazione adeguata del cuscinetto: Selezionare un cuscinetto con durata L10 superiore al servizio richiesto
- Lubrificazione corretta: Assicurare uno spessore adeguato del film (rapporto λ > 3)
- Pulizia: Ridurre al minimo la contaminazione che crea fattori di stress
- Allineamento: Prevenire il carico sui bordi dovuto al disallineamento
- Controllo del carico: Evitare il sovraccarico (durata del cuscinetto ∝ 1/Carico³)
Prevenzione della corrosione puntiforme
- Sigillatura efficace: Prevenire l'ingresso di umidità
- Lubrificante appropriato: Utilizzare lubrificanti con inibitori di corrosione
- Materiali resistenti alla corrosione: Cuscinetti in acciaio inossidabile per ambienti umidi
- Protezione dell'archiviazione: Proteggere i cuscinetti di ricambio dall'umidità
- Prevenzione della condensa: Evitare cicli termici che causano condensa
Prevenzione delle vaiolatura elettrica
- Corretta messa a terra dell'albero nelle applicazioni con motori VFD
- Cuscinetti isolati per un'estremità del motore
- Elementi rotanti in ceramica (non conduttivi)
- Eliminare o ridurre al minimo le correnti dei cuscinetti
Vaiolatura negli ingranaggi
Nelle applicazioni degli ingranaggi, la vaiolatura presenta caratteristiche specifiche:
vaiolatura dei denti degli ingranaggi
- Si verifica sulle superfici dei denti nella zona di contatto
- Concentrato vicino alla linea di passo dove slittamento e rollio si combinano
- Crea rumore e vibrazioni caratteristici alla frequenza di accoppiamento degli ingranaggi
- Può essere accettabile in quantità moderate per alcune applicazioni
- Un'eccessiva corrosione porta alla rottura dei denti
Rilevamento
- Aumentato frequenza di accoppiamento degli ingranaggi vibrazione
- Bande laterali alle frequenze dell'albero
- Cambiamenti del rumore udibile
- Ispezione visiva dei fianchi dei denti
Valutazione della gravità
Criteri di gravità della corrosione dei cuscinetti
- Incipiente: Poche microfosse sparse, < 5% della zona di carico interessata
- Leggero: Vaiolatura visibile, 5-25% dell'area della zona di carico
- Moderare: Vasta vaiolatura, area 25-50%, che inizia a fondersi
- Acuto: > Area 50%, le fossette si uniscono per formare schegge, è richiesta la sostituzione immediata
Criteri decisionali
- Continua operazione: Da incipiente a leggera vaiolatura con monitoraggio
- Sostituzione del piano: Puntinatura moderata, programmare la sostituzione entro 1-3 mesi
- Sostituzione urgente: Grave corrosione, sostituire alla prima occasione
- Arresto di emergenza: Progressione rapida, vibrazioni o temperature elevate
La vaiolatura rappresenta un'importante fase intermedia del degrado dei cuscinetti, più grave dell'usura superficiale generale, ma potenzialmente gestibile se rilevata precocemente. Attraverso il monitoraggio delle vibrazioni con analisi dell'inviluppo e adeguate pratiche di manutenzione, la vaiolatura può essere identificata nelle sue fasi iniziali, consentendo una manutenzione pianificata prima che si trasformi in guasti catastrofici da scheggiatura.
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