การอ่านฟันเฟืองที่สึกหรอ: ความเสียหายกำลังบอกอะไรคุณ

ก่อนเกิดความเสียหาย ต้องพิจารณาเรขาคณิตก่อน เพราะรูปแบบการสึกหรอแต่ละแบบเกิดขึ้นที่ตำแหน่งเฉพาะเจาะจง และตำแหน่งนั้นคือครึ่งหนึ่งของการวินิจฉัย **เส้นพิทช์คือตำแหน่งที่การสัมผัสเป็นแบบกลิ้งโดยไม่ลื่นไถล** เหนือและใต้เส้นนี้ ผิวด้านข้างของฟันจะลื่นไถลกันในทิศทางตรงข้าม และการลื่นไถลจะเร็วที่สุดที่ปลายฟันและที่โคนฟัน ดังนั้น ฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นจะรักษาได้ง่ายที่สุดบริเวณปลายฟันและโคนฟัน ซึ่งความเร็วในการลื่นไถลช่วยให้ฟิล์มก่อตัวได้ และจะรักษาได้ยากที่สุดที่เส้นพิทช์ ซึ่งไม่มีการลื่นไถลที่จะดึงน้ำมันเข้ามา **นั่นคือเหตุผลที่ความเสียหายเป็นแถบบนเส้นพิทช์มีความหมายอย่างหนึ่ง และความเสียหายที่ปลายฟันมีความหมายอีกอย่างหนึ่ง** ความเสียหายที่เส้นพิทช์คือความเค้นจากการสัมผัสที่มีฟิล์มบางๆ ส่วนความเสียหายที่ปลายฟันและโคนฟันคือการลื่นไถลและความร้อน **การทำงานเบื้องต้น (running in)** เป็นสิ่งปกติและพึงประสงค์: ไม่กี่ชั่วโมงแรกภายใต้โหลดปานกลางจะขัดรอยจากการกลึงบนจุดที่สูง รูปแบบการสัมผัสจะกระจายออก และผิวจะเงางามกว่าเดิม เฟืองที่ผ่านการทำงานเบื้องต้นอย่างถูกต้องจะมีผิวด้านข้างที่สม่ำเสมอจากด้านไม่เงาถึงเงา ครอบคลุม 70–80% ของหน้าเฟือง โดยรอยตัดของเครื่องมือเดิมยังคงมองเห็นได้ที่ขอบของรูปแบบการสัมผัส **การสึกหรอปกติ** หลังจากนั้นเป็นการสูญเสียเนื้อโลหะที่ช้าและสม่ำเสมอทั่วทั้งผิวด้านข้างที่ทำงาน ซึ่งยอมรับได้จนกว่าความหนาของฟันจะลดลงมากพอที่จะส่งผลกระทบ โดยขีดจำกัดทั่วไปในโรงงานคือ 10% ของความหนาฟันสำหรับเฟืองส่งกำลัง และน้อยกว่านั้นสำหรับเฟืองที่ใช้ในการกำหนดตำแหน่ง **ให้วัดค่าแทนการตัดสินด้วยสายตา** การใช้เวอร์เนียวัดฟันเฟือง หรือการวัดด้วยหมุดวัด (measurement over pins) เทียบกับบันทึกที่จดไว้ตอนเฟืองยังใหม่ จะเปลี่ยนคำว่า "ดูสึกแล้ว" ให้เป็นตัวเลขและอัตราการสึกหรอ โดยอัตราการสึกหรอคือส่วนที่มีประโยชน์ที่สุด

**Pitting** คือโพรงขนาดเล็กที่เกิดจากการล้าของโลหะบนผิวหน้า เป็นปัญหาจากความเค้นสัมผัส ไม่ใช่ปัญหาจากการหล่อลื่น *Initial หรือ corrective pitting* ปรากฏในช่วงสัปดาห์แรก ในแถบที่อยู่ต่ำกว่าเส้นพิตช์เล็กน้อย บริเวณจุดสูงของรูปแบบการสัมผัสที่ไม่สมบูรณ์ จะหยุดลงเมื่อจุดเหล่านั้นสึกหรอและแรงกระจายตัวออกไปแล้ว เล็ก แยกเป็นจุดๆ และไม่ขยายตัว ควรเฝ้าดู *Destructive pitting* จะลุกลาม หลุมขยายตัว รวมกัน และผิวด้านข้างของฟันแตกออก แรงสูงเกินไปสำหรับวัสดุ หรือการสัมผัสกระจุกตัวอยู่ในบางส่วนของผิวหน้าเนื่องจากการเยื้องศูนย์ จะไม่หยุดเอง ต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนและแก้ไขสาเหตุ **Micropitting หรือ frosting** คือจุดสีเทาด้าน ดูคล้ายการกัดกรดละเอียด และเป็นการเกิดหลุมในระดับไมโครเมตร หมายความว่าฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นบางกว่าความขรุขระของผิว คือน้ำมันบางเกินไป ความเร็วต่ำเกินไป หรือผิวหยาบเกินไป เป็นความเสียหายที่พบบ่อยที่สุดในเฟืองที่ผ่านการชุบแข็งผิว และโดยทั่วไปแก้ไขได้ด้วยการใช้น้ำมันที่มีความหนืดสูงขึ้น ผิวที่เรียบขึ้น หรือทั้งสองอย่าง **Spalling** เป็นญาติที่รุนแรงกว่าของ pitting โดยเป็นการหลุดเป็นแผ่น ไม่ใช่เป็นหลุม เกิดจากรอยร้าวจากความล้าที่เริ่มต้นใต้ผิว ในเฟืองที่ชุบแข็งผิว หมายความว่าชั้นผิวบางเกินไปสำหรับแรงที่กระทำ และจุดความเค้นสูงสุดใต้ผิวอยู่ในแกนอ่อนด้านล่าง เฟืองนั้นใช้งานไม่ได้อีกแล้ว และข้อกำหนดก็ต้องถูกทบทวนด้วยเช่นกัน **ตำแหน่งที่เกิดเป็นตัวบอกว่าเป็นแบบใด** แถบที่อยู่ต่ำกว่าเส้นพิตช์คือความล้าจากการสัมผัสแบบคลาสสิก จุดหนึ่งที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งของผิวหน้าคือการเยื้องศูนย์ที่ก่อให้เกิดผลเดียวกันในระดับเฉพาะที่ หลุมที่เกิดบนฟันเพียงไม่กี่ซี่คือข้อผิดพลาดของพิตช์ หรือฟันเดียวที่เสียหายบนเฟืองคู่กัน

**Scuffing (scoring)** คือการฉีกขาดในแนวรัศมี มักเกิดใกล้ปลายฟันและโคนฟันซึ่งการเลื่อนไถลเร็วที่สุด และมักมีลักษณะสว่าง ฉีกขาด และเหมือนถูกเชื่อมติด ฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นพังทลาย ผิวสัมผัสกันเป็นโลหะต่อโลหะและเกิดการเชื่อมติดขนาดเล็ก จากนั้นการเคลื่อนที่จะฉีกรอยเชื่อมเหล่านั้นออกจากกัน สาเหตุ: น้ำมันบางเกินไป อุณหภูมิสูงเกินไป โหลดสูงเกินไป หรือคู่เฟืองใหม่ถูกทำงานหนักเกินไปตั้งแต่เริ่มต้น แก้ไขที่น้ำมันและโหลดก่อนติดตั้งเฟืองใหม่ **Abrasive wear** คือรอยขีดข่วนละเอียดและสม่ำเสมอตามทิศทางการเลื่อนไถล เป็นผลจากสิ่งสกปรก เช่น ทรายหล่อที่หลงเหลือในกล่องเกียร์ เศษการสึกหรอที่ไม่เคยถูกกรองออก หรือตัวระบายอากาศที่ไม่มีไส้กรอง ทำความสะอาดกล่องเกียร์ เปลี่ยนน้ำมัน และหาให้พบว่าสิ่งสกปรกเข้ามาจากที่ใด **Plastic flow** คือโลหะถูกดันออกไปแทนที่จะหลุดหายไป เช่น เศษคมหรือครีบที่ถูกรีดพับบนปลายฟัน หรือสันนูนตามแนวพิทช์ไลน์ แสดงว่าวัสดุเกิดการคราก ซึ่งเป็นผลจากโอเวอร์โหลดบนเฟืองที่อ่อนเกินไป มักพบในเฟืองที่ชุบแข็งตลอดชิ้นภายใต้แรงกระแทก **Rippling** คือรูปแบบคลื่นสม่ำเสมอบนผิวด้านข้างของฟัน คล้ายริ้วทรายบนผืนทราย เกิดจากการสั่นสะเทือนและความเค้นสัมผัสสูงพร้อมกัน ควรตรวจสอบสิ่งที่ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนแบบบิดตัว (torsional vibration) ก่อนโทษตัวเฟือง **Corrosion and staining** คือการโจมตีทางเคมี เช่น น้ำในน้ำมัน หรือสารเติมแต่งในน้ำมันที่กัดกร่อนล้อบรอนซ์ บนล้อเวิร์มหากมีสีเขียวจาง แสดงว่าบรอนซ์กำลังผุกร่อน และน้ำมันที่ใช้ไม่เหมาะสม **Interference marks at the root** คือแถบที่ถูกขัดเงาหรือถูกขุดเป็นร่องที่ก้นช่องฟันสุด เป็นสัญญาณว่าปลายฟันของเฟืองคู่กำลังชนโคนฟัน ระยะศูนย์กลางอาจใกล้เกินไป หรือเฟืองตัวใดตัวหนึ่งไม่ได้มีโมดูลตามที่คาดไว้

**การหักจากความล้า** เริ่มจากรอยแตกที่รากฟันบริเวณด้านที่รับแรง แล้วลามช้าๆ ทิ้งพื้นผิวการแตกหักที่มีเครื่องหมายคล้ายชายหาด (beach marks) และบริเวณหยาบเล็กๆ ที่เป็นส่วนสุดท้ายของการแตก ซึ่งหมายความว่าความเค้นจากการดัดสูงเกินไปเมื่อเทียบกับจำนวนรอบการทำงาน ฟันนั้นจะหักในที่สุดอยู่แล้ว สภาพของรากฟัน (root fillet) มีผลอย่างมากที่นี่: รอยตัดจากเครื่องมือที่คมหรือรอยขูดจากการเจียรที่รากฟันจะทำให้อายุการใช้งานลดลงครึ่งหนึ่ง **การหักจากภาระเกิน** คือการแตกหักครั้งเดียวที่หยาบ ไม่มีเครื่องหมายคล้ายชายหาด มีบางสิ่งติดขัดหรือมีวัตถุแปลกปลอมผ่านเข้าไประหว่างฟันเฟือง จงค้นหามัน มันยังคงอยู่ในกล่องเกียร์ **ฟันหักเพียงซี่เดียว ซี่อื่นสมบูรณ์** เกือบทั้งหมดเป็นข้อบกพร่องของฟันซี่นั้นหรือเหตุการณ์เพียงครั้งเดียว **ฟันหักหลายซี่ในระยะห่างที่สม่ำเสมอ** เป็นความผิดปกติของเฟืองคู่ที่จับคู่กันซึ่งเกิดซ้ำ ให้นับระยะห่างและจะพบว่าตรงกับจำนวนฟันของเฟืองคู่ **การตัดสินใจ** *ปล่อยไว้* — การขัดผิวตอนทำงานช่วงแรก การสึกหรอเบาและสม่ำเสมอ หลุมบ่อ (pitting) เริ่มต้นที่แยกเดี่ยวและไม่ขยายตัว ให้บันทึกไว้และกำหนดวันตรวจสอบ *เฝ้าดู* — สิ่งใดก็ตามที่กำลังเปลี่ยนแปลง ให้ถ่ายภาพฟันสามซี่เดิมเทียบกับไม้บรรทัด วัดความหนาของฟันหรือระยะแบ็คแลช และทำซ้ำตามกำหนดเวลา อัตราการเปลี่ยนแปลงเป็นตัวตัดสิน ไม่ใช่ลักษณะที่ปรากฏ *หยุดทันที* — รอยแตกใดๆ ที่รากฟัน การลอกผิว (spalling) หลุมบ่อที่ทำลายและกำลังลุกลาม หรือการขูดขีด (scuffing) ที่ยังดำเนินอยู่ ฟันที่หักในกล่องเกียร์ที่กำลังทำงานจะทำลายเฟืองคู่และตลับลูกปืนภายในไม่กี่นาที **และควรแก้ไขสาเหตุก่อนติดตั้งเฟืองใหม่เสมอ** เฟืองใหม่จะสึกหรอในลักษณะเดียวกัน เพียงแต่ช้ากว่า และคุณจะต้องจ่ายสองครั้งเพื่อเรียนรู้สิ่งเดิม