Danni ai cuscinetti a strisciamento dovuti all’azione di particelle

Se particelle estranee giungono nel meato tra cuscinetto e perno dell'albero, il rischio di un danno al cuscinetto è elevato. A causa degli spessori minimi del film lubrificante, persino particelle molto piccole possono compromettere il regolare funzionamento e causare condizioni di attrito misto. Le particelle possono essere incorporate nello strato di strisciamento o scorrimento e in tal modo essere rese “innocue”. I margini che si formano in seguito all’incorporamento vengono lisciati al contatto con l’albero. Eventuali particelle che superano le dimensioni dello spessore dello strato di strisciamento o scorrimento non possono essere integralmente incorporate. La parte sporgente provoca l’usura del perno dell'albero sotto forma di rigature. Rigature di entità notevole riducono il ciclo di vita da attendersi e possono favorire il grippaggio del cuscinetto. Già in fase di produzione o anche nel corso di interventi di riparazione su un motore, si può verificare la penetrazione e il deposito di particelle nel blocco motore. Ciò può accadere ad es. durante la sabbiatura con sabbia o perle di vetro di un blocco motore. Ma anche durante il normale funzionamento si possono “formare” particelle di sporco (ad es. fuliggine o calamina). Una manutenzione insufficiente del sistema di lubrificazione o condizioni esterne estreme favoriscono ulteriormente la penetrazione di impurità nel circuito del lubrificante. Anche cuscinetti adiacenti danneggiati o altri componenti del motore danneggiati possono provocare l’entrata di particelle nel circuito dell'olio. In generale il rischio di danni dovuti all’azione di particelle è maggiore nel cuscinetto di banco che non nel cuscinetti di biella. I cuscinetti di biella vengono alimentati con olio proveniente dai cuscinetti di banco attraverso fori nell’albero motore, per cui sono i cuscinetti di banco ad essere attraversati per primi dall’olio. (ved. Fig). Particelle più grandi vengono quindi incorporate già nel cuscinetto di banco e nella maggior parte dei casi non giungono proprio all’interno del cuscinetto di biella.

Per poter risalire all’origine delle particelle possono essere utili l’analisi del cuscinetto e il prelievo di un campione di olio.

Possibili cause

• Montaggio senza la necessaria pulizia: in seguito a disattenzione o pulizia insufficiente dei componenti del motore possono penetrare delle impurità nel blocco motore in fase di montaggio
• Residui come trucioli metallici o agenti di sabbiatura rimasti dalla produzione o dal ricondizionamento possono dare luogo a depositi nel blocco motore che si staccano poi durante il funzionamento – spesso si tratta anche di depositi provenienti da parti annesse, come ad es. il radiatore dell’olio, che durante interventi di riparazione del motore non sono state pulite a sufficienza
• Danni su guarnizioni nell’area del motore: se una guarnizione viene sollecitata eccessivamente o danneggiata in fase di montaggio, essa non potrà più svolgere la sua funzione e permetterà quindi la penetrazione di particelle
• Manutenzione insufficiente del sistema di lubrificazione: intervalli di revisione superati o filtri dell'olio intasati possono determinare l’accumulo di impurità nell’olio
• Cavitazione: le particelle si staccano dal materiale antifrizione e vengono trascinate dall’olio – queste particelle, a seconda della loro dimensione, possono quindi portare alla formazione di rigature o a piccoli incorporamenti nel cuscinetto adiacente
• Grippaggio: componenti del motore grippati (pistoni, semicuscinetti) immettono una molteplicità di particelle nel circuito del lubrificante, le quali a loro volta possono provocare danni ad altri componenti
• Danni da affaticamento: se si verificano scheggiature del materiale su componenti del motore, il materiale staccatosi può essere trascinato dall’olio nei cuscinetti dove provoca poi danni

Rimedio

In linea di massima i cuscinetti possono continuare a essere utilizzati nonostante la formazione di rigature o l’incorporamento di particelle. Ciò dipende tuttavia dall’entità del danno. Se si riscontrano ad es. numerose grandi impronte di particelle con tracce iniziali da attrito misto in seguito a rialzi di materiale è consigliabile procedere alla sostituzione del cuscinetto. Impronte di particelle lievi non limitano il funzionamento del cuscinetto. In entrambi i casi è tuttavia opportuno chiarire la causa:

• Pulizia di tutti i componenti prima del montaggio: è importante che tutti i fori dell’olio nell’albero e nel basamento vengano sciacquati prima della messa in funzione e che vengano pulite le superfici delle sedi dei cuscinetti, in modo da rimuovere piccoli trucioli e particelle risultanti dalla produzione o da interventi di riparazione – anche i canali dell'olio di parti annesse, come radiatore dell’olio e turbocompressore, devono essere puliti accuratamente
• Controllare la funzionalità delle guarnizioni
• Effettuare la sostituzione del filtro dell'olio e il cambio dell’olio sempre conformemente alle indicazioni del produttore: assicurare che vengano rispettati gli intervalli di revisione e che vengano impiegati solo oli e filtri dell’olio con qualità sufficiente
• Filtraggio dell’aria di aspirazione: provvedere regolarmente alla manutenzione dei filtri, all’occorrenza sostituirli
• Controllare gli altri componenti del motore per rilevare l’eventuale presenza di danni come cavitazione, affaticamento o grippaggio – spesso i danni di cuscinetti a strisciamento dovuti all’azione di particelle sono infatti danni conseguenti
• Se non si riscontra alcuna azione di particelle, un’analisi dei semicuscinetti danneggiati e un campione dell’olio possono fornire chiarimenti: se nel cuscinetto sono ancora presenti particelle incorporate o si rileva la presenza di particelle nell’olio, è possibile analizzare la loro composizione chimica – se si tratta ad es. di materiale proveniente dall’albero motore, è possibile effettuare ulteriori accertamenti in quella sede

Formazione di rigature

Descrizione

• Incavi lineari nella direzione di strisciamento con rialzi di materiale in corrispondenza dei margini
• In parte i rialzi sono stati successivamente livellati per effetto dell’usura e sono di colore chiaro lucido
• Spesso in concomitanza con formazione di rigature o particelle incorporate nell’albero motore o in cuscinetti adiacenti

Valutazione

Le particelle penetrate nella fessura di lubrificazione che non vengono incorporate nel materiale antifrizione attraversano a forza ripetutamente la fessura provocando delle rigature. A seconda dello spessore dei margini formatisi, è possibile il loro successivo livellamento nel corso del funzionamento e si verifica quindi, a causa del maggiore attrito misto, un incremento della temperatura al contatto con l’albero. Come conseguenza si verificano spesso segni iniziali di grippaggio e segni di grippaggio vero e proprio. La formazione di rigature può anche essere la conseguenza di effetti dovuti all’attrito misto. In quel caso le rigature sono però sottili ed estese e presenti su entrambi gli antagonisti di strisciamento.

Rimedio

In presenza di rigature con forti rialzi ai margini è necessario sostituire il cuscinetto. In presenza di rigature i cui margini rialzati risultano invece livellati e condizioni che escludono un’ulteriore azione di particelle, i cuscinetti possono continuare a essere utilizzati.

Incorporamento

Descrizione

• Superficie cicatrizzata
• Impronte di particelle (in parte contenenti ancora le particelle) circondate da un rialzo che in seguito all’usura risulta visibile come punto di colore chiaro lucido
• Spesso in concomitanza con la formazione di rigature nel perno e nel cuscinetto
• Nei casi più gravi si riscontrano segni iniziali di grippaggio che prendono origine da incorporamenti

Valutazione

Eventuali particelle che giungono nella fessura di lubrificazione possono essere incorporate nel materiale antifrizione. In funzione dello spessore dello strato di strisciamento/scorrimento si può distinguere tra incorporamento profondo o incorporamento superficiale. In caso di incorporamento profondo, le particelle vengono integrate completamente nello strato di strisciamento o scorrimento. Ciò è ovviamente possibile solo se la dimensione della particella è inferiore allo spessore dello strato. Il materiale del cuscinetto rialzato in fase di incorporamento viene livellato per effetto dell’usura nei successivi contatti con l’albero. L’incorporamento superficiale si verifica quando la dimensione della particella supera lo spessore dello strato. Le particelle vengono incorporate solo parzialmente e sporgono dalla superficie del cuscinetto. Esse provocano usura e la formazione di rigature sulla superficie del perno.

A causa di rialzi in corrispondenza dei margini e sporgenze di particelle incorporate solo parzialmente viene disturbata la formazione del film lubrificante e si possono quindi verificare condizioni di attrito misto. Anche l’asportazione di materiale lanoso è una possibile conseguenza. In quel caso le particelle incorporate tagliano la superficie dell’albero provocando l’asportazione di materiale (lana di trucioli). Le particelle staccatesi che vengono incorporate a loro volta aggravano il danno al cuscinetto, per cui spesso risulta inevitabile un danno totale di perno e cuscinetto.

Una conseguenza dell’incorporamento di particelle possono essere quindi segni iniziali di grippaggio e grippaggio vero e proprio.

Rimedio

In presenza di grandi incorporamenti di particelle e concomitante usura di perno e cuscinetto, il cuscinetto deve essere sostituito. In presenza di incorporamenti di particelle lievi i cui margini rialzati sono stati livellati e condizioni che escludono un’ulteriore azione di particelle, il funzionamento del cuscinetto non è compromesso.

Sporco incorporato sul dorso del cuscinetto

Descrizione

• Scostamento localizzato dell’impronta di contatto
• Punto di usura di colore chiaro nella superficie di scorrimento
• Spesso residui di particelle/impronte sul dorso in acciaio del cuscinetto
• Nei casi più gravi si riscontrano forti tracce da attrito misto sotto forma di segni iniziali di grippaggio e fenomeni di affaticamento nella superficie di scorrimento del cuscinetto

Valutazione

Per effetto di impurità o residui dell’olio (calamina) sul dorso del cuscinetto si formano dei punti di pressione localizzati che diventano visibili sulla superficie di scorrimento del cuscinetto. Sul punto interno del cuscinetto si verifica un’usura maggiore a causa della pressione rispetto alla parte restante del cuscinetto. Questa maggiore usura si evidenzia spesso sotto forma di scostamento dall’impronta di contatto di colore chiaro e lucido. A seconda dell’entità del punto di pressione, le conseguenze possono essere segni iniziali di grippaggio e grippaggio vero e proprio nonché danni da affaticamento.

Rimedio

Se il cuscinetto può continuare a essere utilizzato o meno, dipende dall’entità dell’usura dello strato di scorrimento. Non appena si presentano segni iniziali di grippaggio o fenomeni di affaticamento, come cricche o scheggiature in corrispondenza del punto di pressione, il cuscinetto dovrebbe essere sostituito per scongiurare il rischio di un danno totale. L’eventuale materiale staccatosi può portare a un danno conseguente nello stesso cuscinetto o in uno adiacente.