Entendendo o Descascamento em Rolamentos de Elementos Rolantes
Definição: O que é lascamento?
Descamação (Também chamado de lascamento, descamação ou pitting quando pequeno) é o desprendimento, lascamento ou fratura localizada de material da superfície das pistas de rolamento ou elementos rolantes devido à fadiga por contato de rolamento. Um lascamento aparece como uma cratera, cavidade ou lasca onde um pedaço de material se desprendeu da superfície, deixando uma área áspera e danificada. Quando os elementos rolantes passam sobre um lascamento, eles geram forças de impacto que criam características vibração em específico frequências de falhas em rolamentos.
O lascamento é o modo de falha mais comum e normal dos rolamentos, representando o fim da vida útil por fadiga do rolamento. É distinto de vestir (remoção gradual de material) ou corrosão (danos superficiais induzidos por corrosão). O lascamento é detectável através de análise de vibrações meses antes da falha completa do rolamento, tornando-o um alvo fundamental para programas de manutenção preditiva.
Mecanismo físico do lascamento
Processo de fadiga por contato de rolamento
O lascamento se desenvolve por meio de um processo de fadiga progressiva:
- Carregamento cíclico: Cada vez que um elemento rolante passa por um ponto na pista, cria uma tensão de contato hertziana (tipicamente entre 1000 e 3000 MPa).
- Tensão de cisalhamento subsuperficial: A tensão de cisalhamento máxima ocorre ligeiramente abaixo da superfície (tipicamente a uma profundidade de 0,2 a 0,5 mm).
- Iniciação à rachadura: Após milhões ou bilhões de ciclos, fissuras microscópicas se iniciam em concentrações de tensão subsuperficiais.
- Propagação de fissuras: A fissura cresce paralela à superfície, ramificando-se em direção à superfície e penetrando mais profundamente no material.
- Separação de materiais: A rede de fissuras isola um pedaço de material.
- Formação de lascas: O material isolado se desprende, deixando uma cratera ou buraco.
Características típicas de lascamento
- Tamanho: Inicialmente com 1-5 mm de diâmetro, podendo crescer até 10-20 mm ou mais.
- Profundidade: 0,2-2 mm de profundidade na caixa endurecida
- Forma: Cratera irregular com fundo e bordas irregulares.
- Localização: Geralmente na pista externa da zona de carga
- Aparência: Superfície metálica e brilhante com bordas inicialmente nítidas; escurece com o uso contínuo.
Causas e fatores contribuintes
Vida normal com fadiga
- Todos os rolamentos têm uma vida útil finita à fadiga (vida útil L10 – o modelo 90% sobrevive até este ponto).
- O lascamento é o modo de falha esperado no fim da vida útil.
- A seleção adequada dos rolamentos garante uma vida útil suficiente para a aplicação.
- Não é considerado um defeito se ocorrer durante ou após a vida útil calculada de L10.
Causas do Descascamento Prematuro
- Sobrecarga: Cargas que excedem a capacidade de carga do rolamento reduzem drasticamente sua vida útil (Vida útil ∝ 1/Carga³).
- Lubrificação inadequada: A espessura inadequada da película aumenta a tensão superficial.
- Contaminação: Partículas que criam pontos de concentração de tensão que iniciam fissuras.
- Desalinhamento: Carregamento nas bordas criando altas tensões locais
- Instalação incorreta: Danos durante a montagem provocam falhas prematuras.
- Corrosão: Cavidades superficiais que atuam como locais de iniciação de trincas
- Defeitos de material: Inclusões no aço para rolamentos
Detecção de lascamento por vibração
Estágio inicial (micro-espalhamento)
- Lascas < 1-2 mm de diâmetro
- Pequenos picos nas frequências de falhas de rolamento em espectro de envelope
- Pode não estar visível no padrão FFT espectro
- Amplitude no envelope: 0,5-2 g
- Tempo de vida restante: normalmente de 6 a 18 meses.
Estágio moderado
- Lascas com diâmetro de 2 a 10 mm
- Picos de frequência de falha nítidos nos espectros de FFT e de envelope.
- 2-3 harmônicos visível
- Início de faixa lateral formação
- Amplitude: 2-10 g
- Tempo de vida restante: 2 a 6 meses
Estágio Avançado
- Lascas > 10 mm, podendo ser múltiplas lascas.
- picos de frequência de falha de amplitude muito alta
- Numerosos harmônicos (4 a 8 ou mais)
- Estrutura complexa de banda lateral
- Nível de ruído elevado
- Amplitude: > 10 g
- Tempo de vida restante: dias a semanas
Estágio Grave/Crítico
- Descascamento extenso, múltiplos defeitos
- Ruído de banda larga dominante
- As frequências de falhas individuais podem ficar obscurecidas.
- Vibração geral muito alta
- Ruído audível proveniente do rolamento
- Temperatura elevada
- Falha iminente – substituição imediata necessária
Progressão e dano secundário
Crescimento de lascas
Uma vez iniciadas, as lascas crescem progressivamente:
- O impacto nas bordas da lasca gera alta tensão.
- O material adjacente sofre fadiga mais rapidamente.
- A formação de lascas se expande para fora e para dentro.
- Taxa de crescimento exponencial – pequenas lascas podem se tornar grandes em semanas.
Dano Secundário
O lascamento cria detritos que causam danos em cascata:
- Geração de detritos: Partículas metálicas provenientes de lascas circulam no rolamento.
- Abrasão de três corpos: Os detritos atuam como composto de lapidação.
- Lascas secundárias: Partículas de detritos iniciam novos lascamentos em outras áreas.
- Deterioração rápida: Quando surgem múltiplas lascas, a falha se acelera.
- Falha completa: Com o tempo, o rolamento perde toda a sua capacidade de suportar carga.
Resposta e ações corretivas
Após detecção
- Confirmar diagnóstico: Verificar se a frequência de falhas corresponde à geometria do rolamento.
- Avaliar a gravidade: Determine o estágio com base na amplitude e nos harmônicos.
- Aumentar o monitoramento: Alterar a frequência de pagamento de mensal para semanal ou diária, dependendo da gravidade.
- Substituição de horários: Planeje a troca dos rolamentos durante o período de inatividade apropriado.
- Adquirir Rolamento: Solicite a substituição (verifique o modelo e as especificações corretas)
Indicadores de Emergência
Recomenda-se o desligamento imediato se:
- A amplitude da vibração dobrou em menos de uma semana.
- A temperatura do rolamento aumenta rapidamente (mais de 5°C em um turno).
- Ruídos audíveis de atrito, guincho ou aspereza provenientes do rolamento.
- Presença de múltiplas frequências de rolamento (múltiplos defeitos)
- Perda de lubrificante ou contaminação visível
Prevenção por meio do projeto e da manutenção
Fase de projeto
- Selecione rolamentos com vida útil adequada (L10 > vida útil necessária).
- Providencie um sistema de lubrificação adequado.
- Projete uma vedação eficaz
- Garanta o resfriamento adequado para as condições de operação.
Fase de Instalação
- Práticas de instalação limpas
- Ferramentas de montagem adequadas (evitam danos durante a instalação)
- Verifique a folga correta do rolamento.
- Alinhamento preciso
Fase de Operação
- Programa de monitoramento de vibrações com análise de envelope.
- Programa de lubrificação (intervalos, quantidades, qualidade)
- Monitoramento de temperatura
- Boa qualidade de balanceamento para minimizar cargas dinâmicas.
O lascamento é o fim inevitável da vida útil dos rolamentos devido à fadiga, mas, por meio da seleção, instalação, lubrificação e monitoramento de condição adequados, a vida útil dos rolamentos pode ser maximizada e as falhas podem ser detectadas precocemente, evitando danos secundários e permitindo uma manutenção planejada e econômica.
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