Diagnóstico de falhas de rolamentos: fadiga (spalling), desgaste, corrosão ou erosão elétrica — e o que cada padrão indica corrigir

Descartar a erosão elétrica antes de atribuir a falha à fadiga

Em um motor acionado por inversor de frequência, um padrão regular de fluting (estrias elétricas) ou de tábua de lavar ao redor da circunferência da pista de rolagem é erosão elétrica, não fadiga¹⁵.

O mecanismo é a corrente parasita do eixo: a corrente salta pela fina película de óleo e forma microcrateras na pista, e as crateras evoluem para o padrão estriado¹⁴.

É por isso que uma pista estriada continua falhando após cada correção de lubrificação e alinhamento — o caminho da corrente continua lá, e apenas interrompê-lo encerra a recorrência^15,21.

Um fornecedor relata que correntes parasitas do eixo acima de 1,5 V saltam pela película de óleo e causam microcraterização¹⁴; trate isso como um valor relatado por uma única fonte, não como um limite que você possa usar para triagem, e pergunte ao seu fornecedor do inversor ou do motor quais evidências de corrente ele pode fornecer.

O mesmo dano pode ser interpretado erroneamente como spalling se você não considerar de todo o inversor, portanto verifique o tipo de motor e a configuração do acionamento antes de firmar um diagnóstico de fadiga¹⁵.

A delaminação é fim de vida por fadiga ou fadiga prematura?

Pitting ou delaminação nas pistas de rolagem e nos elementos rolantes é fadiga: a tensão cíclica ao longo do tempo acaba removendo material, e isso é esperado na vida nominal^15,21.

A pergunta de diagnóstico não é se a delaminação ocorreu, mas se ocorreu cedo — spalling prematuro aponta para sobrecarga, e não para um rolamento defeituoso²¹.

Antes de aceitar a explicação de sobrecarga, examine a distribuição do desgaste: a delaminação por fadiga é pitting na pista decorrente de tensão cíclica, enquanto o desgaste por desalinhamento é mais acentuado de um lado da pista¹⁵.

Uma faixa de desgaste unilateral leva você ao alinhamento de eixo e suporte (carcaça), não à capacidade de carga. Se o padrão for pitting uniforme e as horas de serviço estiverem aquém da vida calculada, o caminho de carga é o próximo ponto a verificar^15,21.

Corrosão ou desgaste abrasivo: duas superfícies degradadas, duas correções diferentes

A corrosão aparece como pitting acastanhado-avermelhado ou ferrugem na pista de rolagem ou nas esferas, e decorre de entrada de umidade, falha de retentor, armazenamento inadequado ou lubrificante errado^15,21. O desgaste abrasivo tem aparência diferente: uma superfície opaca e desgastada nas pistas e nos elementos rolantes, causada por lubrificante contaminado com partículas abrasivas²¹.

Os dois exigem correções distintas, embora ambos se manifestem como uma pista degradada. A corrosão leva você às condições de vedação e armazenamento; o desgaste abrasivo leva você à limpeza e à filtragem do lubrificante ou a trocas de lubrificante mais frequentes²¹.

A contaminação é descrita como uma causa principal de desgaste prematuro, portanto, se a superfície está opaca em vez de enferrujada, trate o lubrificante e o ambiente dele como suspeitos¹⁹.

Descartar primeiro os danos de montagem e de vibração em repouso

As indentações são feitas antes de o rolamento jamais girar, portanto descarte-as antes de atribuir qualquer marca a uma causa raiz de operação. Montagem com martelo em vez de ajuste com interferência (prensa) deixa marcas de brinelling em ângulos aleatórios¹⁵.

Vibração durante o armazenamento ou transporte de um rolamento parado deixa amassados elípticos no espaçamento das esferas — falso brinelling¹⁵. A geometria do padrão distingue os dois: ângulos aleatórios apontam para o método de montagem, elipses espaçadas como as esferas apontam para como o rolamento foi armazenado ou movido¹⁵.

Se você encontrar qualquer um desses padrões, a ação corretiva está no seu procedimento de montagem ou no seu almoxarifado, não nas condições de operação.

Confirmar o modo com o monitoramento suportado pelas fontes

A análise de vibração e a termografia podem sinalizar uma falha em desenvolvimento antes que ela cause parada, portanto use-as para confirmar uma tendência, e não para nomear o modo a partir de uma única leitura¹⁰.

Um rolamento acima de 300°F em condição de desligamento provavelmente está em estágio final de falha, e o tempo para reagir pode ser de horas em vez de dias — nesse ponto, foque em limitar o dano secundário ao eixo e ao suporte⁵.

• ✓Verificar se a máquina é acionada por inversor de frequência antes de aceitar um diagnóstico de fadiga [S15]
• ✓Comparar as horas de serviço observadas com a vida L10 calculada para a carga real [S10]
• ✓Examinar a distribuição do desgaste: pitting uniforme versus desgaste unilateral [S15]
• ✓Verificar a cor e a textura da superfície da pista: ferrugem versus metal opaco e desgastado [S21]
• ✓Verificar amassados elípticos espaçados como as esferas versus marcas de brinelling em ângulos aleatórios [S15]
• ✓Acompanhar a tendência de temperatura e vibração do rolamento; a mudança importa tanto quanto o valor absoluto [S5]

Parear a ação corretiva com o mecanismo identificado

Cada diagnóstico implica uma correção diferente. Para pitting elétrico, rolamentos isolados ou anéis de aterramento são recomendados para evitar a recorrência²¹.

Para danos causados pela lubrificação, o próprio regime é a variável: tanto a lubrificação em excesso quanto a insuficiente podem causar falha, portanto corrija a quantidade e o tipo em vez de simplesmente adicionar graxa¹⁹.

Onde temperatura alta, alta rotação ou forte contaminação vencem a graxa, o óleo pode dissipar calor e arrastar contaminantes, e a conversão de graxa para óleo é a direção para a qual essas condições apontam².

Graxa que perde viscosidade nessas condições permite contato metal-metal e eventual travamento, que é o mecanismo por trás do padrão de ressecamento². Para desgaste por fadiga e desalinhamento, a correção está no caminho de carga e no alinhamento, não no lubrificante¹⁵.

A vida útil foi realmente curta? Use a relação carga-vida

A vida L10 segue uma relação cúbica com a carga: duplicar a carga dinâmica equivalente reduz a vida calculada para cerca de um oitavo^11,12. A fórmula é L10 = (C/P)³ × 1.000.000 de rotações, em que C é a capacidade de carga dinâmica básica e P a carga dinâmica equivalente¹².

É por isso que uma pequena sobrecarga produz um grande deficit de vida, e por que um spalling prematuro é evidência sobre a carga, e não sobre a fabricação do rolamento¹¹.

Os valores de L10 relatados dão uma expectativa aproximada para comparação: um fornecedor cita 30.000 a 100.000 horas para rolamentos de rolos cônicos com lubrificação, alinhamento e carga normais adequados, e outro cita 40.000 a 100.000 horas como o valor teórico frequentemente especificado para rolamentos de motores^10,14.

Ambos são faixas publicadas por fornecedores, portanto use-os como uma verificação de sanidade sobre se a vida observada foi curta, não como uma vida garantida para a sua aplicação.

Quanto da falha é atribuível ao próprio rolamento?

As fontes divergem sobre se as falhas são predominantemente causadas pela aplicação ou pelo rolamento, e essa divergência não está resolvida^14,15.

O que está estabelecido em termos gerais é o lado do material: o GCr15/AISI 52100 temperado em profundidade atinge HRC60+ com alta resistência ao desgaste e à fadiga, razão pela qual é o aço para rolamentos comum^1,6.

O que a escala ABEC não controla é igualmente relevante quando você decide se troca o rolamento: ela não cobre composição do material, tratamento térmico, qualidade da gaiola, acabamento superficial, folga interna nem qualidade da lubrificação²².

Portanto, uma classe de precisão maior não é um caminho para vida mais longa contra uma causa raiz de lubrificação ou contaminação. Se o seu diagnóstico aponta para a aplicação, trocar a classe do rolamento não vai resolver.

Os números de participação de falhas em que as fontes divergem

Duas fontes dão respostas diferentes à mesma pergunta — qual a participação de falhas causadas pela aplicação versus causadas pelo rolamento. Ambos os números vêm de páginas de nível de fornecedor, portanto nenhum deles deve ser citado em um relatório como estatística do setor sem verificar a base por trás dele.

O que as fontes não estabelecem

• Nenhuma fonte fornece a morfologia a nível de ampliação para separar o descascamento por fadiga do desgaste, da corrosão e da erosão elétrica — para isso será necessário um laboratório ou uma referência especializada.
• Nenhuma fonte cobre inspeção por partículas magnéticas, líquidos penetrantes, análise de frequências BPFO/BPFI/BSF/FTF, pulso de choque, medição de corrente elétrica ou análise do lubrificante como métodos de diagnóstico desses modos.
• Nenhuma fonte quantifica a taxa de desgaste, a taxa de corrosão ou as curvas de tempo até a falha sob diferentes condições de operação.
• Nenhuma fonte descreve o conteúdo da ISO 15243 ou da terminologia ANSI/ABMA de modos de falha, de modo que nenhuma delas pode ser usada aqui para classificar o dano.
• Nenhuma fonte cobre materiais ou revestimentos resistentes à corrosão, tipos específicos de melhoria da vedação, procedimentos de correção de alinhamento ou revisão do procedimento de montagem como ações corretivas.
• Nenhuma fonte cobre a vibração como causa raiz do descascamento por fadiga, ou a temperatura excessiva como causa distinta além do ressecamento do lubrificante.
• Nenhuma fonte cobre a seleção do tipo de vedação ou de escudo, ou a seleção da folga interna, como fatores de projeto na prevenção de falhas.
• Nenhuma fonte fornece uma distribuição abrangente das causas raiz em todos os modos de falha.