Le 4 cause di fallimento dei cuscinetti (e come aumentarne la durata)

Sei soddisfatto della vita che hanno i cuscinetti nel tuo stabilimento? Molti cuscinetti purtroppo falliscono prematuramente, perché? Solo per la contaminazione esterna?

Di sicuro il controllo della contaminazione, solida e liquida, riveste una rilevante importanza poiché la presenza elevata di inquinanti può provocare danni e malfunzionamenti al sistema. Ma la contaminazione non è l’unica causa del fallimento prematuro dei cuscinetti, tutt’altro. Riveste assolutamente un ruolo decisivo ma, come vedremo nel seguito dell’articolo, sono altre le cause principali del fallimento dei cuscinetti.

Come sempre, cercheremo di toccare con mano alcune tipologie di industrie, per poter fare esempi specifici: oggi parleremo nello specifico di quali siano le cause del fallimento dei cuscinetti nell’industria siderurgica, in quanto si tratta di una tipologia industriale caratterizzata da carichi, pressioni, temperature e velocità spesso molto elevate. Lo stesso discorso ovviamente può valere per altre industrie manifatturiere che presentano situazioni di produzione similari.

Le gabbie di laminazione, ad esempio, costituiscono il cuore di un impianto all’interno di un’acciaieria. La protezione dei rulli di laminazione, tramite il mantenimento di un’efficace lubrificazione dei cuscinetti, è dunque un aspetto vitale ed irrinunciabile per il corretto funzionamento del laminatoio, sia esso a caldo o a freddo.

La tipologia di cuscinetti utilizzata nell’industria siderurgica è molto varia: basta dare un’occhiata qui alla guida che ha redatto NSK per capire che le soluzioni sono tante. Lo stesso discorso vale per SKF ed altri costruttori di cuscinetti specifici per questa industria. Giusto per fare alcuni nomi: cuscinetti schermati, cuscinetti orientabili a rulli, cuscinetti in due metà, cuscinetti a rulli cilindrici, cuscinetti a rulli conici, cuscinetti a quattro corone di rulli cilindrici, cuscinetti a quattro corone di rulli conici, ecc.

Di sicuro tutti questi modelli hanno un fattore comune: il 91% dei cuscinetti non raggiunge la vita L10 stimata dai costruttori! E questo è un dato universale, che non vale solo per le acciaierie ma per tutte gli stabilimenti di produzione.

L’SKF nei suoi manuali sostiene che un cuscinetto dovrebbe svolgere circa 50.000 ore di lavoro o 5,7 anni di servizio continuo. La vita stimata del cuscinetto (L10) è basata sul disegno del cuscinetto, non dovrebbe quindi dipende da fattori esterni. In condizioni ideali l’unico motivo per cui un cuscinetto dovrebbe fallire è per fatica.

In un’ambiente come l’acciaieria bisogna sicuramente ammettere che la vita del cuscinetto non è facile: sono sottoposti a carichi, temperature, velocità e pressioni elevate; in aggiunta, una grande quantità di acqua e vapori corrosivi non facilita di certo il loro lavoro.

Ti starai chiedendo allora quali sono le effettive cause del fallimento dei cuscinetti. Eccoti servito:

• Lubrificazione impropria 43%
• Montaggio errato 27%
• Altri problemi legati alla lubrificazione 21%
• Fatica 9%

Il 64% dei fallimenti sono dovuti a problemi correlati alla lubrificazione!

Quali criteri bisogna tenere in considerazione nella scelta del lubrificante adatto?

• Consistenza
• Addensante, olio base ed additivi
• Gamma di temperature
• Separazione dell’olio
• Resistenza alla corrosione
• Resistenza all’usura
• Dilavamento.

Un grasso è essenzialmente formato da un addensante che trattiene l’olio base e gli additivi: sotto pressione, quando il cuscinetto lavoro, l’olio base e gli additivi vengono rilasciati.

Per stabilire la consistenza di un grasso si esegue il test di penetrazione (ASTM D217 - DIN ISO 2137) che consiste nel far penetrare un cono attraverso il grasso determinando quindi la classificazione NLGI. Il 90% delle applicazioni di qualsiasi tipologia industriale rientra nel range di utilizzo di un grasso con classificazione NLGI 1 e NLGI 2.

Gli addensanti rivestono un ruolo fondamentale e vengono scelti a seconda della temperatura che dovranno affrontare: l’addensante può essere calcio (che resiste fino a 90°C), litio (138°C), complesso all’alluminio (170°C), complesso sulfonato (250°C), polimero sintetico (204°C).

La separazione dell’olio viene si effettua con il test ASTM D1742 che misura la percentuale di olio separato sulla superficie del campione dopo l’esposizione al calore. L’olio base non deve mai dare vita a separazioni, nemmeno in magazzino. I principali grassi in commercio presentano una percentuale di separazione che va dall’1% all’8%.

La protezione dalla corrosione si misura con il test in nebbia salina (ASTM B117) calcolando le ore di lavoro prima del fallimento. A determinare la durata è principalmente l’addensante contenuto all’interno del grasso.

Un fattore molto sentito all’interno dell’industria siderurgica è sicuramente la resistenza al dilavaggio: con il test ASTM D1264 (DIN 51807) viene spruzzata acqua ad 80°C contro il cuscinetto lubrificato, determinando la durata e la resistenza al dilavamento del grasso oggetto di test.

Raccomandazioni sulla sostituzione del grasso con altra marca

Il nuovo grasso può essere:

• Compatibile: può essere applicato senza pulire la cassa cuscinetti ed i condotti.
• Boderline: le linee di ingrassaggio devono essere disconnesse prima che il nuovo grasso venga pompato. Il grasso nelle casse cuscinetto può non essere rimosso. L’ingrassaggio manuale può essere eseguito normalmente. Si può prevedere una variazione del 10% nella densità del grasso fin quando tutto il vecchio grasso non sia stato assorbito.
• Incompatibile: tutte le linee di ingrassaggio ed i cuscinetti vanno bonificati prima di applicare il nuovo grasso. Alcune casse cuscinetti hanno una valvola di spurgo che può essere utilizzata per le procedure di pulizia.

Ricapitolando:

• I cuscinetti sono progettati per durare: l’SKF sostiene che la vita dovrebbe essere 50.000 ore.
• Il 95% dei cuscinetti viene protetto da anelli di tenuta convenzionali realizzati in gomma (alto coefficiente d’attrito) e molla con il risultato che durano poco (circa 3.000 ore), usurano l’albero e permettono alle particelle abrasive di penetrare all’interno del sistema e al lubrificante di fuoriuscire all’esterno;
• Conclusione: i cuscinetti falliscono prematuramente! L’80% dei fallimenti è causato da errata lubrificazione e contaminazione.

Come posso estendere la vita dei miei cuscinetti evitandone il fallimento prematuro?

• Installare anelli di tenuta realizzati in un materiale che abbia un basso coefficiente d’attrito (no, la gomma non va assolutamente bene!).
• Utilizzare un grasso lubrificante di ultima generazione (evitare quelli con addensante sapone di litio in quanto tecnologia ormai sorpassata), che riduca i costi di manutenzione, i fermi impianti improvvisi, i costi dei cuscinetti e permetta un aumento di produzione. Un buon grasso ha il vantaggio che probabilmente se ne userà almeno la metà di un grasso di bassa qualità.