Ten artykuł (oparty na normie ISO 15243) dotyczy elektroerozji – ale czym właściwie ona jest? Elektroerozję definiuje się jako lokalną zmianę struktury oraz usunięcie materiału z powierzchni styku. Zmiana ta jest wynikiem działania szkodliwych prądów elektrycznych.
Elektroerozja jest zawsze punktem wyjścia do zwiększonego poziomu hałasu maszyny i potencjalnie powoduje przedwczesne uszkodzenia łożysk oraz nieplanowane przestoje maszyn. Nie należy jej mylić z fałszywym brinellingiem ze względu na podobieństwo wizualne. Ogólnie rzecz biorąc, elektroerozja występuje szczególnie często w przypadku łożysk kulkowych, ponieważ są one często montowane w silnikach elektrycznych i generatorach. Skąd zatem bierze się prąd? Możliwe przyczyny to na przykład: asymetryczny przepływ strumienia magnetycznego w silniku, nieekranowane okablowanie lub szybko przełączający się przekształtnik częstotliwości. Zgodnie z normą ISO 15243 wyróżnia się dwie formy elektroerozji spowodowane przez przepływ prądu oraz prądy upływowe.
Charakterystyczne uszkodzenie: Poniżej uproszczona ilustracja łożyska kulkowego zwykłego z przepływem prądu.
Przepływ prądu
Gdy napięcie elektryczne przekracza rezystancję izolacyjną elementów tocznych łożyska, powstaje prąd elektryczny, który przepływa od jednego pierścienia, przez elementy toczne i film olejowy, do drugiego pierścienia. Zwykle dochodzi wtedy do skoncentrowanego wyładowania elektrycznego. Powstające miejscowe nagrzewanie, zachodzi w niezwykle krótkim czasie, co prowadzi do stopienia obszaru styku oraz zgrzewania współpracujących elementów. Powstałe połączenie zostaje wkrótce rozerwane, ponieważ łożysko nadal się obraca. Proces ten powtarza się nieustannie. W efekcie przepływ prądu można zaobserwować w postaci szeregu kraterów na powierzchni. Kratery te mogą osiągać średnicę do 500 µm.
Prądy upływowe
Prąd upływowy to niekontrolowany i niepożądany przepływ prądu, który występuje w sposób ciągły. Prądy upływowe charakteryzują się zwykle powstawaniem kraterów na powierzchni bieżni, które są gęsto rozmieszczone i mają bardzo małe średnice – rzędu kilku mikrometrów. Kratery te tworzą rowki zarówno na bieżniach, jak i na elementach tocznych, ponieważ prąd przepływa przez całą powierzchnię styku. W przypadku łożysk kulkowych powierzchnia styku ma kształt elipsy, a w przypadku łożysk wałeczkowych – linii. Kulki wykazują ciemne przebarwienia, a ich powierzchnia staje się matowa. Pod mikroskopem można zaobserwować stopione kratery na kulkach. Dodatkowo pogarsza się stan środka smarnego.
W przypadku elektroerozji za uszkodzenia odpowiada przepływ prądu przez łożysko toczne, co można zaobserwować na tym łożysku kulkowym skośnym.
Zapobieganie elektroerozji
Ryzyko wystąpienia elektroerozji można ograniczyć, jeśli wał, oprawa i/lub łożysko(a) zostaną odpowiednio zaizolowane. Jednym z rozwiązań jest zastosowanie łożysk ceramicznych lub z powłoką z tworzywa sztucznego, które są otoczone jednym z tych materiałów – na przykład łożyska z serii 7MC3 firmy NTN z ceramiczną powłoką na pierścieniu zewnętrznym. Takie łożyska powlekane mogą być stosowane m.in. w generatorach w sektorze energetyki wiatrowej. Ogólnie rzecz biorąc, zaleca się również stosowanie ceramicznych elementów tocznych, aby zapobiec zgrzewaniu się współpracujących powierzchni.
Może Cię zainteresować
Pęknięcia i złamania
Pęknięcia i złamania to nie tylko uciążliwe uszkodzenia – to także jedne z najczęściej występujących typów uszkodzeń łożysk tocznych. Przyczyn takiego uszkodzenia często należy szukać
Korozja
Czy kiedykolwiek słyszałeś o korozji? Korozja jest zasadniczo podzielona na dwa główne rodzaje zgodnie z normą ISO 15243: korozje spowodowana wilgocią i korozję cierną. Korozję
Odkształcenie plastyczne
Być może w innych naszych artykułach zapoznałeś się już z interesującymi faktami na temat rodzajów uszkodzeń, takich jak uszkodzenia zmęczeniowe lub zużycie. Niniejszy artykuł dotyczy innego
Zużycie
Łożyska toczne, podobnie jak inne elementy mechaniczne, narażone są na takie problemy jak zużycie. Zużycie oznacza stopniowe usuwanie materiału z powierzchni i jest spowodowane oddziaływaniem
Uszkodzenia spowodowane zmęczeniem materiału
Jeśli łożysko toczne „zawodzi” po pewnym czasie pomimo prawidłowego doboru łożyska, smarowania i obsługi, bardzo prawdopodobne jest, że jest to uszkodzenie zmęczeniowe. Uszkodzenie zmęczeniowe występuje, gdy
Smarowanie
Nic nie działa bez smarowania – każde łożysko pracuje ze smarem lub olejem. Jest to podstawowym warunkiem uniknięcia kontaktu metal-metal między elementami łożyska, tj. elementy