Molti ingranaggi possono essere soggetti a un fenomeno noto come micropitting. Questa condizione si manifesta con la formazione di microfessure sulla superficie degli ingranaggi che, nel tempo e sotto stress, evolvono in microcavità. Con il progredire del danno, queste cavità si ampliano fino a causare la perdita di materiale. In alcuni casi, il micropitting può rappresentare il principale meccanismo di guasto degli ingranaggi.
Il micropitting si verifica generalmente con lubrificazione elastoidrodinamica (EHL). Quando lo spessore del film d'olio con EHL diventa troppo sottile sulla linea primitiva dell'ingranaggio, le asperità superficiali inizieranno a entrare in contatto. Quando queste asperità entrano in contatto tra loro su superfici opposte e sotto carico elevato, causano una deformazione elastica o plastica, che porta al micropitting.
La fatica superficiale è molto simile. Con lubrificazione elastoidrodinamica, la fatica superficiale spesso deriva da ammaccature su una superficie dovute a particelle dure o morbide. Le ammaccature sulla superficie creano quelle che sono note come berme. Nel tempo e con carichi elevati ripetuti, si sviluppano delle fossette dove la superficie si rompe. Con carichi elevati continui, le fossette diventano più grandi.
Gli effetti
La fatica superficiale e il micropitting sono influenzati dal lubrificante specifico utilizzato, incluso il suo olio base, gli additivi, la selezione della viscosità e la contaminazione delle particelle. Mentre la micropitting o la fatica superficiale possono verificarsi con lubrificanti sintetici o minerali, i sintetici possono fornire una migliore protezione a temperature più elevate rispetto agli oli minerali con lo stesso grado di viscosità e pacchetto di additivi. Ciò è dovuto al fatto che i sintetici possono avere un indice di viscosità più elevato. In altre parole, la viscosità dei sintetici può cambiare meno con un aumento della temperatura.
Sebbene gli additivi per pressioni estreme (EP) siano spesso necessari, in certi casi possono essere molto aggressivi chimicamente per le superfici e causare micropitting. Questi tipi di additivi diventano anche più attivi con temperature più elevate. Alcuni ricercatori sostengono che gli oli che non hanno additivi EP mostreranno una resistenza massima al micropitting. La capacità di un olio di proteggere dal micropitting può essere determinata utilizzando il test FZG FVA 54.
Gli oli ad alta viscosità hanno anche una maggiore resistenza al micropitting a causa dei loro film EHL più spessi. Tuttavia, passare a una viscosità più elevata non è sempre la scelta migliore perché può causare temperature di esercizio più elevate, perdita di energia e/o un aumento del tasso di ossidazione dell'olio.
Contatti ad alto rischio
Ovunque si verifichi un contatto volvente nei macchinari, esiste il potenziale per micropitting e affaticamento superficiale. Ciò includerebbe i cuscinetti volventi (lungo la base della pista di rotolamento). Anche gli ingranaggi hanno un contatto volvente, che di solito si verifica attorno alla linea primitiva. Camme e rulli sono altri esempi di dove è possibile vedere un contatto volvente e quindi possibile affaticamento superficiale e micropitting.
Le particelle molto più grandi dello spessore del film EHL possono essere trascinate tra le superfici a causa di un'azione di rotolamento. Una volta che queste particelle sono nell'area di contatto, sono sottoposte a enormi quantità di pressione di contatto. Le particelle con una resistenza alla compressione inferiore sotto questa pressione di contatto possono rompersi in pezzi più piccoli, con alcune che si incorporano nelle superfici e altre che passano attraverso la zona di contatto. Le particelle più dure che sono più grandi dello spessore del film EHL possono passare attraverso la zona di contatto ammaccando la superficie più morbida. Come accennato in precedenza, queste ammaccature creano berme (spalle) e, nel tempo con una maggiore pressione di contatto, possono staccarsi dalla superficie.
Controllo del micropitting e della fatica superficiale
Selezionare la giusta viscosità è fondamentale per ridurre il micropitting e l'affaticamento superficiale. Carichi più elevati richiederanno una viscosità più elevata, mentre carichi più bassi consentiranno viscosità più basse.
La velocità può anche avere un effetto sul micropitting e sulla fatica superficiale. A velocità inferiori, lo spessore del film diminuirà. Allo stesso modo, a velocità superiori, lo spessore del film può aumentare. Questo è un altro fattore da considerare nella selezione della viscosità corretta per la tua applicazione.
Anche la temperatura di esercizio gioca un ruolo nel micropitting e nell'affaticamento superficiale. Man mano che la temperatura aumenta nell'area di contatto, la viscosità dell'olio diminuisce e lo spessore del film diminuisce. Man mano che la temperatura aumenta, un lubrificante con una viscosità troppo bassa diventerà più sottile e non fornirà una protezione adeguata, portando a un aumento del tasso di micropitting e affaticamento superficiale. Se si utilizza un olio EP, gli additivi EP diventano più reattivi a temperature più elevate e possono offrire protezione dall'usura adesiva.
Naturalmente, una viscosità troppo elevata può anche generare calore eccessivo. Questo calore causato da una viscosità troppo elevata porterà a un'ossidazione accelerata. Se l'analisi dell'olio non viene utilizzata per determinare la vita utile residua e innescare la necessità di un cambio dell'olio, l'olio si romperà e non fornirà una protezione sufficiente.
