摩耗した歯を読む：損傷が伝えていること

損傷が生じる前に、まず形状を確認します。すべての摩耗モードは特定の位置に現れるため、その位置が診断の半分を占めます。 **ピッチライン上は、接触が滑らずに転がる箇所です。** その上と下では歯面が互いに逆方向にすべり、すべり速度は歯先と歯元で最も速くなります。そのため油膜は、すべり速度が油膜形成を助ける歯先と歯元で最も維持しやすく、油を引き込むすべりがないピッチライン上で最も維持しにくくなります。 **したがって、ピッチライン上に帯状の損傷が見られる場合と、歯先に損傷が見られる場合では意味が異なります。** ピッチライン上の損傷は、薄い油膜での接触応力によるものです。歯先や歯元の損傷は、すべりと発熱によるものです。 **なじみ運転**は正常であり望ましいものです。中程度の負荷での最初の数時間で、加工痕が高い部分から研磨され、接触パターンが広がり、歯面は以前より明るくなります。正しくなじみ運転された歯車では、歯幅の70～80%にわたって均一な半艶から光沢のある歯面となり、接触パターンの端には元の切削痕が依然として見えます。 その後の**通常の摩耗**は、有効歯面全体にわたる緩やかで均一な金属の減少です。歯厚が重要な影響を受けるほど減少するまでは許容されます。一般的な工場の限界は、動力伝達用歯車では歯厚の10%、位置決めに使用されるものではそれ未満です。 **判断ではなく測定してください。** 歯厚ノギスまたはピン間寸法測定により、新品時の記録と比較すれば、「摩耗しているように見える」が数値と速度に変わります。有用なのは速度の方です。

**ピッチング**は、金属が表面から疲労して剥がれ落ちてできる小さな窪みです。これは潤滑の問題ではなく、接触応力の問題です。 *初期または修正的なピッチング*は、最初の数週間に現れ、ピッチラインのすぐ下の帯状の部分に、不完全な接触パターンの高い部分に沿って発生します。それらの高い部分が摩耗し、荷重が分散すると止まります。小さく、孤立しており、広がらない場合は注意深く観察してください。 *破壊的なピッチング*は広がります。ピットが成長し、互いにつながり、歯面が崩れていきます。荷重が材料にとって単に高すぎるか、ミスアライメントによって歯面の一部に接触が集中しています。これは自然には止まりません。交換し、原因を取り除いてください。 **マイクロピッティングまたはフロスティング**は、灰色でつや消しの斑点で、細かいエッチングのように見え、マイクロメートル単位の規模のピッチングです。油膜が表面粗さより薄いことを意味します。油が薄すぎるか、速度が遅すぎるか、表面が粗すぎるかのいずれかです。浸炭硬化歯車で最も一般的な損傷であり、対策は通常、より高粘度の油、より滑らかな仕上げ、またはその両方です。 **スポーリング**はピッチングの兄貴分にあたり、ピットではなく薄片状の剥離で、表面下から始まった疲労亀裂によって生じます。浸炭硬化歯車では、硬化層が荷重に対して薄すぎ、表面下の応力ピークが軟らかい芯部に位置していることを意味します。その歯車は使用不能であり、仕様も見直しが必要です。 **どこに現れるかで種類が決まります。** ピッチラインの下の帯状の損傷は典型的な接触疲労です。歯面の片端の斑点はミスアライメントが局所的に同じことを起こしています。数枚の歯だけにピットがある場合は、ピッチ誤差か、相手側の単一の損傷歯が原因です。

**スカッフィング（スコアリング）**は放射状の引き裂きで、通常は滑りが最も速い歯先と歯元付近に生じ、明るく引き裂かれて溶着したような外観を呈します。油膜が崩壊して表面が金属同士で接触し、微小溶着が起こり、その運動によって溶着部が引き剥がされます。原因は、油が薄すぎる、温度が高すぎる、荷重が大きすぎる、または新しい組み合わせを過度に高負荷で慣らし運転したことです。新しい歯車を取り付ける前に、油と荷重を見直してください。 **研磨摩耗**は、滑り方向に沿った細かく均一な擦り傷です。これは異物によるもので、箱の中に残った鋳物砂、ろ過されなかった摩耗粉、またはフィルターのないブリーザーが原因です。箱を清掃し、油を交換して、異物がどこから侵入しているかを突き止めてください。 **塑性流動**は、金属が失われるのではなく押し出される現象です。歯先でバリやひれ状の部分が巻き込まれたり、ピッチ線に沿って隆起が生じたりします。これは材料が降伏したことを意味し、軟らかすぎる歯車に過負荷がかかった状態です。衝撃を受ける全体硬化歯車によく見られます。 **さざ波状摩耗**は、砂紋のように歯面全体に現れる規則的な波状の模様です。振動と高い接触応力が同時に作用することで生じます。歯車を責める前に、ねじり振動を引き起こしている要因を調べてください。 **腐食と変色**は化学的な侵食です。油中の水分、または添加剤パッケージが青銅製のウォームホイールを侵すことで生じます。ウォームホイールに緑がかった色が見られる場合は、青銅が腐食しており、油が不適切であることを示します。 **歯元の干渉痕**――歯溝の最も底にある磨かれたような、または掘られたような帯状の跡――は、相手歯の歯先が歯元に当たっていることを意味します。軸間距離が近すぎるか、または一方の歯車が想定しているモジュールではないことが原因です。

**疲労破壊**は、負荷側の歯元フィレットに亀裂として始まり、ゆっくり進展して、ビーチマーク（貝殻状模様）と小さな最終粗面領域を持つ破面を残します。これは、繰り返し回数に対して曲げ応力が高すぎることを意味します。歯は、いずれ折れていたはずです。ここでは歯元フィレットの状態が極めて重要です。フィレット部の鋭い切削痕や研削による切欠きは、寿命を半分にします。 **過負荷破壊**は、ビーチマークのない単一の粗い破面です。何かが噛み込んだか、異物がかみ合い部を通過したことを示します。原因を探してください。それはまだ箱の中にあります。 **1歯のみ折損し、他は完全**な場合、ほぼ常にその歯の欠陥か単発の事象です。**一定間隔で数歯が折損**している場合は、相手歯車の欠陥が繰り返し現れているということです。間隔を数えれば、相手歯車の歯数と一致するはずです。 **判断。** *そのまま使用* ── 慣らし運転による研磨、軽微で均一な摩耗、成長していない孤立した初期ピッチング。記録して、再点検日を設定してください。 *経過観察* ── 変化が生じているもの全般。同じ3歯を定規と一緒に撮影し、歯厚またはバックラッシュを測定して、定期的に繰り返してください。判断基準は外観ではなく、変化の速度です。 *直ちに停止* ── 歯元フィレットのあらゆる亀裂、スポーリング、進展している破壊的ピッチング、または進行中のスカッフィング。稼働中の箱の中で歯が一本折れると、数分のうちに相手歯車と軸受けを破壊します。 **そして、新しい歯車を取り付ける前に、必ず原因を解消してください。** 新しい歯車も同じように摩耗しますが、より遅れて現れるだけです。同じことを学ぶために、二度費用を払うことになります。