Cuscinetti rotti: le vere cause di un cedimento prematuro

Uno dei guasti meno frequenti sulle auto è la rottura dei cuscinetti, grazie all’adozione di tecniche di progettazione e produzione sempre più sofisticate e alla manutenzione preventiva. Ma quando si diagnostica la rottura di un cuscinetto, in base alla sua posizione e al ruolo che svolge nel motore, le conseguenze possono essere piuttosto importanti e costose da riparare. Sulle cause vere della rottura dei cuscinetti però c’è ancora molta confusione anche tra gli addetti ai lavori, tanto che l’effetto visibile della rottura dei cuscinetti viene confuso spesso con la reale causa. SKF ha condotto uno studio durato 4 anni per individuare le cause più frequenti di rottura dei cuscinetti, classificarle e prepararsi a una possibile soluzione.

PERCHÉ’ SI ROMPONO I CUSCINETTI

Lo studio delle componenti auto è un trend sempre più influenzato dalla diffusione dell’elettrificazione dei motori – leggi qui come cambieranno i lubrificanti. In questo studio SKF ha focalizzato l’attenzione sulle cause che portano alla rottura dei cuscinetti per fatica da contatto di rotolamento standard o accelerata. Quando un cuscinetto arriva prematuramente a fine vita, l’unica soluzione immediata è ovviamente quello di sostituirlo con un altro identico. SKF invece ha riprodotto le condizioni di stress che provocano le cosiddette WEC (white etching cracks).

LO STUDIO SULLA ROTTURA DEI CUSCINETTI

Le WEC sono piccole cricche assiali visibili sulla superficie della pista nell’immagine in basso, che quasi sempre a una prima analisi dei componenti vengono accusate di essere la causa della rottura. Invece – spiega SKF – “queste cricche, in realtà, si verificano alla fine di una sequenza di cedimento e sono una naturale conseguenza delle reti di cricche nei cuscinetti danneggiati prematuramente.”. Ma allora da cosa scaturiscono le WEC? Per scoprirlo SKF ha realizzato il cedimento indotto dei cuscinetti in condizioni controllate. Sono state riprodotte le esatte condizioni osservate nei cuscinetti interessati dal cedimento, che sono stati quindi sottoposti a test di laboratorio e a svariate misurazioni. Tutto questo per identificare i 7 sette meccanismi nello schema qui sotto che causano il cedimento prematuro dei cuscinetti.

COSA SONO LE WEC

Le WEC sono cricche nella microstruttura dell’acciaio dei cuscinetti. Sono dette bianche per la colorazione della microstruttura alterata di campioni di acciaio lucidati interessati dal fenomeno. Le aree interessate incorporano ferrite ultra fine, priva di carburi, cristallina a livello nanometrico, o ferrite con una distribuzione molto fine di particelle di carburi. Le aree di white etching (WEA) si sviluppano per amorfizzazione dovuta all’attrito sulle facciate delle cricche durante il rotolamento. Queste aree appaiono bianche al microscopio ottico, a causa della bassa risposta del materiale all’attacco. Le aree di white etching attorno alle cricche sono dal 10% al 50% più dure, rispetto alla microstruttura circostante e non interessata.

LE CAUSE E LE SOLUZIONI

Tutti i meccanismi che portano al cedimento prematuro dei cuscinetti, sono accomunati tutti dallo stesso epilogo: la comparsa delle WEC o cricche superficiali, ma che non sono la causa. Le WEC, come è emerso dal progetto di studio SKF si formano, in assenza di cedimenti prematuri, per sollecitazioni e carichi ciclici. Tuttavia, è emerso che le WEC si presentano più frequentemente in condizioni di fatica accelerata. SKF la spiega che questa condizione “può essere attribuita a varie cause, come sollecitazioni più elevate, minore resistenza del materiale e/o una combinazione degli effetti di attrito e lubrificazione”. “Se il cedimento è stato causato, ad esempio, da problemi di lubrificazione o effetti tribochimici, SKF potrebbe consigliare l’impiego di cuscinetti con rivestimento all’ossido nero, noto come black oxide. Altri meccanismi di cedimento possono richiedere soluzioni che spaziano dai cuscinetti in acciaio inossidabile ad alta resistenza ai cuscinetti ibridi.”