Veel tandwielen kunnen worden beïnvloed door een fenomeen dat bekend staat als micropitting. Deze conditie wordt gezien wanneer microscopisch kleine scheuren ontstaan op tandwielen en door de tijd en stress resulteren in microscopisch kleine putjes. Deze putjes worden groter en breken uiteindelijk af. Dit kan zelfs een primaire faalmodus zijn voor tandwielen.
Micropitting treedt over het algemeen op onder elastohydrodynamische smering (EHL). Wanneer de oliefilmdikte onder de EHL te dun wordt bij de tandwielsteeklijn, zullen oppervlakte-oneffenheden in contact komen. Wanneer deze oneffenheden elkaar raken op tegenoverliggende oppervlakken en onder hoge belasting, veroorzaken ze elastische of plastische vervorming, wat leidt tot micropitting.
Oppervlaktevermoeidheid is heel vergelijkbaar. Onder elastohydrodynamische smering is oppervlaktevermoeidheid vaak het gevolg van deuken op een oppervlak door harde of zachte deeltjes. De deuken in het oppervlak creëren wat bekend staat als bermen. Na verloop van tijd en met herhaalde hoge belasting, ontstaan er putten waar het oppervlak uit elkaar valt. Bij aanhoudende hoge belasting worden de putten groter.
De effecten
Oppervlaktevermoeidheid en micropitting worden beïnvloed door het specifieke smeermiddel dat wordt gebruikt, inclusief de basisolie, additieven, viscositeitsselectie en deeltjesverontreiniging. Hoewel micropitting of oppervlaktevermoeidheid kan optreden bij synthetische of minerale smeermiddelen, kunnen synthetische oliën betere bescherming bieden bij hogere temperaturen dan minerale oliën met dezelfde viscositeitsklasse en hetzelfde additievenpakket. Dit komt doordat synthetische oliën een hogere viscositeitsindex kunnen hebben. Met andere woorden, de viscositeit van synthetische oliën kan minder veranderen bij een toename van de temperatuur.
Hoewel extreme druk (EP) additieven vaak nodig zijn, kunnen ze in bepaalde gevallen chemisch zeer agressief zijn voor oppervlakken en micropitting veroorzaken. Deze typen additieven worden ook actiever bij hogere temperaturen. Sommige onderzoekers beweren dat oliën zonder EP-additieven een maximale weerstand tegen micropitting zullen vertonen. Het vermogen van een olie om te beschermen tegen micropitting kan worden bepaald met behulp van de FZG FVA 54-test.
Oliën met een hoge viscositeit hebben ook een grotere weerstand tegen micropitting vanwege hun dikkere EHL-films. Echter, overstappen op een hogere viscositeit is niet altijd de beste optie omdat het hogere bedrijfstemperaturen, energieverlies en/of een verhoogde snelheid van olieoxidatie kan veroorzaken.
Contacten met een hoog risico
Overal waar rollend contact plaatsvindt in machines, is er kans op micropitting en oppervlaktevermoeidheid. Dit omvat wentellagers (langs de basis van de loopbaan). Tandwielen hebben ook rollend contact, wat meestal plaatsvindt rond de spoedlijn. Nokken en rollen zijn andere voorbeelden van plekken waar u rollend contact kunt zien en dus mogelijke oppervlaktevermoeidheid en micropitting.
Deeltjes die veel groter zijn dan de dikte van de EHL-film kunnen door een rollende beweging tussen oppervlakken worden meegesleurd. Zodra deze deeltjes zich in het contactgebied bevinden, worden ze blootgesteld aan enorme hoeveelheden contactdruk. Deeltjes met een lagere druksterkte onder deze contactdruk kunnen in kleinere stukken breken, waarbij sommige in de oppervlakken worden ingebed en andere door de contactzone heen gaan. Hardere deeltjes die groter zijn dan de dikte van de EHL-film kunnen door de contactzone heen gaan door het zachtere oppervlak te deuken. Zoals eerder vermeld, creëren deze deuken bermen (schouders) en kunnen ze na verloop van tijd met meer contactdruk loskomen van het oppervlak.
Beheersing van micropitting en oppervlaktevermoeidheid
Het selecteren van de juiste viscositeit is essentieel om micropitting en oppervlaktevermoeidheid te verminderen. Hogere belastingen vereisen een hogere viscositeit, terwijl lagere belastingen lagere viscositeiten toestaan.
Snelheid kan ook een effect hebben op micropitting en oppervlaktevermoeidheid. Bij lagere snelheden zal de filmdikte afnemen. Bij hogere snelheden kan de filmdikte toenemen. Dit is een andere factor om te overwegen bij het selecteren van de juiste viscositeit voor uw toepassing.
De bedrijfstemperatuur speelt ook een rol bij micropitting en oppervlaktevermoeidheid. Naarmate de temperatuur bij het contactgebied stijgt, wordt de viscositeit van de olie lager en neemt de filmdikte af. Naarmate de temperatuur stijgt, wordt een smeermiddel met een te lage viscositeit dunner en biedt het geen adequate bescherming, wat leidt tot een verhoogde snelheid van micropitting en oppervlaktevermoeidheid. Als er een EP-olie wordt gebruikt, worden de EP-additieven reactiever bij hogere temperaturen en kunnen ze bescherming bieden tegen adhesieve slijtage.
Natuurlijk kan een te hoge viscositeit ook overmatige hitte genereren. Deze hitte die wordt veroorzaakt door een te hoge viscositeit zal leiden tot versnelde oxidatie. Als olieanalyse niet wordt gebruikt om de resterende bruikbare levensduur te bepalen en de noodzaak voor een oliewissel te activeren, zal de olie afbreken en niet voldoende bescherming bieden.
