Els engranatges són la base dels sistemes moderns de transmissió de potència. Garanteixen una transferència suau de parell, un control precís del moviment i una fiabilitat a llarg termini en indústries que van des de l'automoció i l'aeroespacial fins arobòtica, mineria i energies renovables. Tanmateix, fins i tot els engranatges fabricats amb més precisió estan subjectes a fallades quan s'exposen a càrregues extremes, mala lubricació o manteniment inadequat. Per dissenyar i operar sistemes més fiables, els enginyers han d'entendre els mecanismes comuns de fallada dels engranatges i les seves causes fonamentals.

1. Fatiga per flexió de les dents

Un dels modes de falla més freqüents, la fatiga per flexió de les dents, es produeix a l'arrel de les dents de l'engranatge a causa de càrregues cícliques repetides. Les esquerdes comencen al filet de l'arrel i es propaguen gradualment fins que la dent es trenca. Un disseny adequat, la selecció del material i el tractament tèrmic són fonamentals per minimitzar aquest risc.

2. Fatiga per contacte (picadura i esquerdes)

La picadura és un fenomen de fatiga superficial causat per tensions hertzianes repetides. Es formen petites cavitats al flanc de la dent, cosa que provoca superfícies rugoses i un augment de la vibració. L'esquerdament, una forma més greu, implica una descamació superficial més gran que redueix significativament el rendiment de l'engranatge. Materials d'alta qualitat i un acabat superficial correcte poden retardar aquestes fallades.

3. Desgast

El desgast és una pèrdua gradual de material de la superfície de la dent, sovint a causa de la contaminació dels lubricants o de males pràctiques de lubricació. Les partícules abrasives acceleren el deteriorament de la superfície, augmentant el joc i reduint l'eficiència. Els sistemes de filtració eficaços i la lubricació neta són mesures preventives clau.

4. Ratllades i ratllades

Quan la lubricació falla sota una càrrega i velocitat elevades, es produeixen ratllades a mesura que les superfícies de les dents es solden i es trenquen. L'esquerdament és un procés de desgast adhesiu relacionat on el material es transfereix entre les dents. Ambdós causen danys greus a la superfície i una ràpida pèrdua de funció. L'ús de la viscositat i els additius del lubricant adequats ajuda a prevenir aquestes afeccions.

5. Deformació plàstica

Les càrregues excessives més enllà del límit elàstic del material poden deformar plàsticament les dents de l'engranatge. Això altera la geometria de la dent, provocant un mal engranament i un augment de les concentracions d'esforços. És essencial evitar les sobrecàrregues mitjançant un disseny correcte del sistema.

6. Esquerdes i trencament de dents

Les esquerdes poden provenir de defectes superficials, inclusions de materials o tensions residuals del tractament tèrmic. Si no es detecten a temps, es propaguen fins a la ruptura completa de la dent, comprometent tot el sistema d'engranatges. La inspecció no destructiva i l'assegurament de la qualitat del material són mesures de seguretat efectives.

7. Corrosió

Les reaccions químiques amb la humitat o els lubricants agressius provoquen corrosió, debilitant la superfície de la dent i accelerant el desgast. Els engranatges d'acer inoxidable o recoberts s'utilitzen sovint en entorns on la resistència a la corrosió és crítica, com ara el processament d'aliments o les aplicacions marines.

8. Trastos

El fretting es produeix quan existeixen petits moviments oscil·latoris a les superfícies de contacte, especialment en les ranures i els acoblaments. Produeix desgast localitzat, oxidació i iniciació d'esquerdes. Les toleràncies d'ajust i els tractaments superficials adequats redueixen el risc de fretting.

9. Desviacions del perfil

Els errors de fabricació, tractament tèrmic o distorsió poden causar desviacions en el perfil de la dent. Aquestes inexactituds interrompen un engranament suau, augmenten el soroll i la vibració i escurcen la vida útil. El mecanitzat de precisió i un control de qualitat estricte són vitals per prevenir aquest problema.

Per què és important comprendre els fracassos

Cada mode de fallada d'engranatges proporciona lliçons valuoses per a enginyers i operadors. Estudiant aquests mecanismes, les indústries poden adoptar millors estratègies de disseny, pràctiques de lubricació, selecció de materials i tècniques de manteniment predictiu. Aquest coneixement garanteix una major eficiència, un menor temps d'inactivitat i una vida útil més llarga per als sistemes crítics accionats per engranatges.

AtBelon Gear, integrem mecanitzat avançat, experiència en tractament tèrmic i inspecció rigorosa per minimitzar els riscos de fallada. La nostra missió no és només fabricar engranatges, sinó també garantir la seva fiabilitat, durabilitat i rendiment en les aplicacions més exigents.

La força d'un engranatge no rau només en el seu material, sinó també en com entenem i evitem les seves possibles fallades.

#BelonGear #TecnologiaD'Engranatges #AnàlisiDeFalles #TransmissióDePotència #InnovacióEnEnginyeria #MantenimentPredictiu