Danneggiamenti da fatica

Se un cuscinetto volvente “ci abbandona” dopo un po’ di tempo nonostante la corretta selezione, lubrificazione e montaggio del cuscinetto, è molto probabile che si tratti di un danneggiamento da fatica. Esso si verifica quando è stata raggiunta la durata a fatica di un cuscinetto volvente. Anche con carichi maggiori è possibile che dopo un certo periodo si verifichino i classici danneggiamenti da fatica. Tuttavia, tali danneggiamenti da fatica “naturali” si riscontrano relativamente di rado. L’esperienza dimostra che i danneggiamenti ai cuscinetti dovuti a lubrificazione insufficiente o montaggio errato sono molto più frequenti.

Probabilmente la caratteristica principale del danneggiamento da fatica è la fatica da contatto volvente, causata dalla sollecitazione ripetuta tra i corpi volventi e le piste di rotolamento dei cuscinetti. I cambiamenti strutturali osservabili in una vista in sezione sono tipici della fatica da contatto volvente. Inoltre, la fatica da contatto volvente provoca fessurazioni sotto la superficie e scheggiatura del materiale sulla superficie (detta anche scagliatura o sfaldamento). Il materiale sfaldato dei cuscinetti volventi è un altro segno di danneggiamenti da fatica. Esistono due tipi di danneggiamenti da fatica: Fatica iniziata in sub-superficie e fatica iniziata in superficie.

Per quanto riguarda la fatica in sub-superficie, va citata l’ipotesi dello sforzo di taglio di Lundberg e Palmgren, che fornisce una spiegazione al suo verificarsi. A seconda del materiale, del carico applicato, della temperatura, della purezza del materiale e della microstruttura, si formano cambiamenti strutturali e microfessurazioni. Queste crepe si espandono a tal punto da raggiungere la superficie e sfaldare il materiale sulla superficie. La sfaldatura del materiale che ne deriva, corre solitamente parallela alla superficie.

Un tipo di fatica indotta dalla superficie è la microvaiolatura, che può anche essere considerato come una fase preliminare di scheggiatura e fessurazione. In genere, la vaiolatura appare di colore grigio opaco sui componenti interessati dei cuscinetti volventi. È caratterizzato da vaiolature poco profonde e minuscole e si verifica quando un cuscinetto volvente è sottoposto ad un carico relativamente basso e i componenti scivolano l’uno contro l’altro anziché rotolare. Questo slittamento può essere evitato, a condizione che i corpi volventi a sfere siano sottoposti ad un carico minimo di 0,01 C e i corpi volventi cilindrici (corpi volventi dei cuscinetti a rulli) siano sottoposti ad un carico minimo di 0,02 C. In generale, quanto più elevati sono i carichi e quanto più scarse sono le condizioni di lubrificazione, tanto più gravi possono essere le crepe sul cuscinetto volvente.

La microvaiolatura non ha solo un impatto negativo sulla durata operativa del cuscinetto, ma anche sulla generazione di rumore. Inoltre, la microvaiolatura comporta una perdita di materiale, un deterioramento della profilatura e, infine, un eccesso di pressione in prossimità della superficie. Inoltre lo sviluppo dello sfaldamento è preceduto dalla microvaiolatura. Si può quindi affermare che prima si verifica la microvaiolatura, poi si sviluppa in sfaldature e infine in fessurazioni.

I danneggiamenti ai cuscinetti volventi possono essere rilevati tempestivamente determinando e misurando le frequenze di rotolamento. Ciò avviene con l’ausilio dell’analisi delle vibrazioni, che idealmente dovrebbe essere combinata con il monitoraggio della temperatura. Il rilevamento tempestivo dei danneggiamenti ai cuscinetti consente di pianificare i tempi di fermo macchina e di riparazione. I produttori di cuscinetti volventi come NTN, offrono un servizio con attrezzature adeguate e consulenza per l’analisi delle vibrazioni.