เนื้อหาวันที่ : 2011-05-13 12:06:22 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 9315 views

ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเฟือง

เฟือง เป็นอุปกรณ์ส่งถ่ายกำลัง ซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายเพราะคุณสมบัติต่าง ๆ หลายอย่างของเฟือง ปัญหาอย่างหนึ่งสำหรับคนที่ขาดความรู้และประสบการณ์เกี่ยวกับเรื่องเฟือง ความเสียหายที่เกิดกับเฟืองและชุดเฟืองที่เกิดขึ้น หลายครั้งเราไม่รู้ถึงสาเหตุของความเสียหายดังกล่าวที่เกิดขึ้น

เฟืองกับรายละเอียดที่น่ารู้ (Gearing)
ตอนที่ 2 ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเฟือง

อาจหาญ ณ นรงค์
ผู้ช่วยผู้จัดการแผนกซ่อมบำรุง
บริษัท โยโกฮาม่า ไทร์ แมนูแฟคเจอริ่ง (ประเทศไทย) จำกัด 

          เฟือง (Gear) เป็นอุปกรณ์ส่งถ่ายกำลัง ซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายเพราะคุณสมบัติต่าง ๆ หลายอย่างของเฟือง ปัญหาอย่างหนึ่งสำหรับคนที่ขาดความรู้และประสบการณ์เกี่ยวกับเรื่องเฟือง ความเสียหายที่เกิดกับเฟืองและชุดเฟืองที่เกิดขึ้น หลายครั้งเราไม่รู้ถึงสาเหตุของความเสียหายดังกล่าวที่เกิดขึ้น จึงต้องทำให้เสียเวลาและค่าใช้จ่ายมากมายไปกับการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นเพื่อที่จะให้เครื่องจักรสามารถใช้งานต่อไปได้ บทความต่อไปนี้จะนำเสนอถึงรายละเอียด สาเหตุในการเสียหายของเฟืองและชุดเฟืองที่เกิดขึ้น

เฟืองกับการใช้งาน
          เมื่อพูดถึงเฟือง (Gear) เชื่อแน่ว่าทุกคนคงจะรู้จักและนึกภาพออก เฟืองมีลักษณะเป็นล้อที่มีฟันติดอยู่ที่ขอบและและจะขบอยู่กับฟันของเฟืองอีกตัวหนึ่งในเวลาใช้งาน ซึ่งเฟืองนั้นมีหลายแบบหลายลักษณะแตกต่างกันตามการออกแบบและวัตถุประสงค์ในการใช้งานซึ่งจะไม่ขอพูดถึงรายละเอียดตรงนั้นในบทความนี้

          ข้อดีอย่างหนึ่งของเฟืองคือมีความทนทานสูงและง่ายต่อการบำรุงรักษาเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ส่งกำลังอย่างอื่น เนื่องจากเฟืองและชุดเฟืองส่วนใหญ่ทำมาจากเหล็กหรือวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง จึงสามารถใช้ในการถ่ายทอดกำลังที่สูง ๆ ได้ดีและสามารถใช้งานได้นานโดยที่ไม่ต้องมีการเปลี่ยนหรือซ่อมแซมถ้ามีการบำรุงรักษาอย่างถูกวิธี

          หน้าที่หลัก ๆ ของเฟืองที่ถูกนำมาใช้งานมีดังนี้คือ
          * เปลี่ยนแปลงความเร็วรอบของต้นกำลังหรือชุดขับและตัวรับกำลังหรือชุดตามให้มากขึ้นหรือน้อยลง ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนฟันของเฟืองตัวขับและตัวตามหรืออัตราทด (Ratio)
          * เปลี่ยนแปลงแรงบิด (Torque) หรือแรง (Force) ของชุดต้นกำลังและชุดรับกำลังให้มากหรือน้อยลง ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับอัตราทดของเฟืองชุดนั้น ๆ
          * เปลี่ยนแปลงทิศทางการหมุนหรือทิศทางของตัวขับและตัวตาม เช่นในชุดเฟืองของเครื่องกลึง

          1. การวิเคราะห์และพิจารณาความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเฟือง
          ในการใช้งานเฟืองนั้น เมื่อใช้งานไปและมีการสึกหรอที่เกิดขึ้นตามระยะเวลานั้นถือเป็นเรื่องปกติถ้าการสึกหรอนั้นเป็นไปตามธรรมชาติซึ่งทุกสิ่งทุกอย่างที่มีการใช้งานนั้นย่อมจะมีการล้าและสึกหรอเป็นเรื่องปกติ แต่ถ้าหากการสึกหรอที่เกิดขึ้นนั้นเป็นไปอย่างรวดเร็วและรุนแรงซึ่งจะแสดงออกมาในรูปของความผิดปกติทางมิติ รูปทรงหรือรูปร่างของเฟืองที่สามารถมองเห็นและตรวจสอบได้ ตลอดจนเสียงหรืออุณหภูมิการทำงานของเฟืองที่มากผิดปกติในเวลาทำงานก็แสดงว่ามีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นกับชุดเฟืองชุดนั้นแล้ว

รูปที่ 1 ลักษณะทางกายภาพของเฟือง (Gear)

          ในการศึกษาสภาพการเปลี่ยนแปลงหรือความผิดปกติของชุดเฟืองนั้น  เราอาจต้องใช้เครื่องมือหลายอย่างประกอบกัน  เช่น
          * เครื่องมือวัดความสั่นสะเทือนที่มีความสามารถสูง (Vibration Measurment Tool)
          * เครื่องถ่ายภาพความร้อน (Thermal Photographic Tool)
          * การวิเคราะห์ตัวอย่างน้ำมันที่ใช้กับชุดเฟืองนั้น ๆ (Oil Analysis Medthod)
          * การสอบถามจากผู้ที่ไกล้ชิดกับการทำงานของชุดเฟืองนั้น ๆ ถึงเสียงและความผิดปกติที่มันแสดงออกมาในช่วงเวลาที่กำลังทำงาน

          สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งที่ควรกระทำในการบำรุงรักษาชุดเฟืองคือการตรวจดูสภาพการชำรุดสึกหรอที่เกิดขึ้นกับชุดเฟืองแต่ละตัวว่าการสึกหรอที่เกิดในลักษณะใหน เนื่องจากเป็นข้อมูลสำคัญที่จะบอกเราว่าสภาพการทำงานของชุดเฟืองเหล่านั้นเป็นอย่างไร
 

รูปที่ 2 ลักษณะของฟันเฟืองที่ขบกัน ในขณะที่หมุนส่งถ่ายกำลังจะเกิดการขบและการลื่นไถลระหว่างฟันของเฟืองทั้งคู่

          ในการถ่ายทอดกำลังของเฟืองจากเฟืองตัวหนึ่งไปยังเฟืองอีกตัวหนึ่งนั้น จะทำผ่านการหมุนของเฟืองโดยกำลังจะถูกส่งผ่านจากฟันของเฟืองตัวหนึ่งไปยังฟันของเฟืองอีกตัว โดยในการส่งถ่ายกำลังผ่านฟันของเฟืองทั้งสองตัวนั้นจะมีทั้งการกลิ้ง (Rolling) ในจังหวะแรกและการไถล (Sliding) ในตอนหลัง

เมื่อเกิดการสัมผัสและส่งถ่ายกำลังเกิดขึ้นระหว่างเฟืองสองตัว สิ่งที่เลี่ยงไม่ได้คือการสึกหรอและความเสียหายที่เกิดขึ้น แต่จะมากหรือน้อยก็จะขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายอย่างของการใช้งานเฟืองชุดนั้น ดังนั้นในการวิเคราะห์หาสาเหตุจึงต้องใช้ความรู้และประสบการณ์ของผู้วิเคราะห์ จึงจะหาสาเหตุของความเสียหายที่เกิดขึ้นได้ตรงจุด

2. ความแตกต่างระหว่างความเสียหายกับการสึกหรอ (Different between Failure and Wear)
          ตัวที่แบ่งระหว่างความเสียหายกับการสึกหรอของเฟืองหรือชุดเฟือง คือเวลาในการใช้งาน สมมติว่าชุดเฟืองชุดหนึ่งใช้งานได้ 30 ปีแล้วหมดสภาพการใช้งาน แสดงว่าการสึกหรอที่เกิดขึ้นนั้นเป็นไปตามธรรมชาติ คือมีการสึกหรอเกิดขึ้นจากการใช้งานและการสึกหรอก็จะมากขึ้นตามกาลเวลาจนหมดสภาพการใช้งานไปในที่สุด แต่ถ้าเฟืองชุดหนึ่งใช้งานไปได้ 30 ชั่วโมงแล้วหมดสภาพการใช้งานเราเรียกตรงนี้ว่าความเสียหาย (Failure) ซึ่งจะเกิดขึ้นด้วยเหตุไดก็แล้วแต่ซึ่งทำให้ไม่สามารถใช้งานชุดเฟืองชุดนี้ต่อไปได้

3. สาเหตุการสึกหรอและความเสียหายของเฟือง
          เฟืองแต่ละตัวที่นำมาใช้งานจะผ่านกระบวนการชุบแข็งที่บริเวณผิวของฟันเฟือง โดยกระบวนการชุบแข็งจะเริ่มจากการให้ความร้อนแก่บริเวณที่ชุบแข็ง จากนั้นก็จะทำการลดอุณหภูมิลง โดยการชุบแข็งนั้นจะต้องทำให้ความแข็งที่เกิดขึ้นในส่วนที่ต้องการเท่ากันหมดซึ่งส่วนที่ต้องการชุบแข็งคือบริเวณฟันและผิวฟันของเฟือง ค่าความแข็งที่ต้องการจะอยู่ที่ประมาณ 58–62 HRC การชุบแข็งที่ผิวของฟันจะช่วยให้เฟืองมีความคงทนต่อการใช้งานและคงทนต่อการสึกหรอและความเสียหายแบบต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจากการใช้งานตามปกติ

          การที่เฟืองเกิดการสึกหรอผิดปกติหรือความเสียหายแบบต่าง ๆ ขึ้นนั้น ส่วนมากจะเกิดจากความผิดพลาดต่าง ๆ เช่น
          * ความผิดพลาดทางการออกแบบ เช่น ออกแบบขนาดและมิติของตัวเฟืองไม่เหมาะสมกับภาระ (Load) และการใช้งาน  
          * ความผิดพลาดในการผลิต เช่น ใช้วัสดุไม่ถูกต้องกับวัตถุประสงค์ในการใช้งานของเฟืองชุดนั้น ๆ
          * ความผิดพลาดทางการใช้งาน เช่น ใช้เฟืองในการรับภาระที่มากเกินไปหรือการรับภาระที่กระแทก (Impact Load) มาก
          * ความผิดพลาดในการหล่อลื่น เช่น ใช้สารหล่อลื่นไม่ถูกชนิดหรือความหนืด แม้กระทั่งใช้สารหล่อลื่นจนหมดสภาพหรือไม่มีและไม่ได้ใช้สารหล่อลื่น หรือสารหล่อลื่นไม่เพียงพอกับความต้องการในการหล่อลื่น
          * ความผิดพลาดในการติดตั้ง เช่น ติดตั้งไม่ตรงหรือไม่ได้ศูนย์หรือไม่ได้มาตรฐาน
          * ความผิดพลาดในการบำรุงรักษา เช่น ไม่มีการตรวจสอบสภาพการทำงานและสภาพทั่วไปในการทำงานของชุดเฟืองจนความสึกหรอที่เกิดขึ้นมากเกินไปและเกิดความเสียหายและพังในที่สุด
          * ความผิดพลาดอื่น ๆ ที่เป็นปัจจัยทำให้เฟืองเกิดความเสียหาย เช่น การระบายความร้อนไม่ดี การสั่นสะเทือนมากไป และอื่น ๆ

4. รูปแบบความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเฟือง  
          รูปแบบความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเฟืองนั้นสมาคมผู้ผลิตเฟืองแห่งอเมริกา(American Gear Manufacturers Association, AGMA)ได้แบ่งความเสียหายที่เกิดขึ้นเป็น 5 แบบดังนี้คือ
          * การสึกหรอ (Wearing)
          * ความล้าที่เกิดที่ผิว (Surface Fatigue)
          * การเสียรูปและหลอมละลาย (Plastic Flow)
          * การแตกหัก (Breakage)
          * ความเสียหายแบบปะปนหรือหลายแบบรวมกัน (Associated Gear Failures)

          โดยปกติแล้วความเสียหายแบบต่าง ๆ ที่กล่าวมาในข้างต้นที่เกิดขึ้นกับเฟืองและชุดเฟืองนั้นจะค่อย ๆ เกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปอย่างช้า ๆ  ถ้าเป็นไปได้สำหรับการดูแลรักษาเฟืองและชุดเฟืองนั้น เราควรที่จะตรวจสอบสภาพของน้ำมันที่ใช้หล่อลื่นชุดเฟืองและตรวจสอบสภาพทั่ว ๆ ไปของเฟือง เช่น สภาพการสึกหรอหรือสภาพของฟันเฟืองอยู่เป็นระยะ ๆ อาจจะดูด้วยตาเปล่า หรือถ้ามีเวลาหรือสำหรับชุดเฟืองที่เป็นส่วนที่สำคัญของเครื่องจักร เช่น ห้องเฟือง (Gear Box) ขนาดใหญ่เราก็ควรที่จะถ่ายรูปไว้เป็นระยะ ๆ เพื่อตรวจสอบหาความเปลี่ยนเปลงที่เกิดขึ้นกับชุดเฟืองชุดนั้น ๆ ในกรณีที่เกิดความผิดปกติเราก็จะสามารถแก้ไขได้ทันก่อนที่จะเสียหายมากหรือพังเสียหายในที่สุด

5. ลักษณะความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเฟือง
          5.1 การสึกหรอ (Wearing)
          การสึกหรอเป็นความเสียหายรูปแบบแรกที่เกิดขึ้นกับเฟือง การสึกหรอคือลักษณะการสึกที่ฟันของเฟืองเนื่องจากการสัมผัสกันของจุดสัมผัสของฟันเฟือง ซึ่งการสึกหรอที่เกิดขึ้นอาจมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับสภาพการใช้งานและความเหมาะสมของการหล่อลื่นที่ใช้ตลอดจนวัสดุที่ใช้ทำเฟือง โดยเรายังสามารถแบ่งลักษณะย่อยของการสึกหรอออกเป็นแบบต่าง ๆ ได้ดังนี้คือ

          5.1.1 การขัดถู (Polishing) เป็นการสึกหรอของเฟืองที่เกิดขึ้นแบบช้า ๆ จากการที่ฟันเฟืองสัมผัสกันทั้งแบบไถล (Sliding) และการกลิ้ง (Rolling) ในระหว่างการส่งถ่ายกำลัง สำหรับการสึกหรอแบบขัดถูในสภาวะปกติรอยสัมผัสจะราบเรียบและเป็นเงากว่าพื้นที่อื่นของผิวของฟันเฟือง

การสึกหรอแบบนี้จะเกิดขึ้นมากกับการส่งถ่ายกำลังหรือทำงานของเฟืองที่รอบต่ำ ๆ เพราะพื้นที่ฟันเฟืองต้องรับภาระ (Load) มาก ซึ่งจะเป็นเหตุให้ฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นบางมากเกินไป โดยทั่วไปการสึกหรอแบบขัดถูจะไม่เป็นปัญหาใหญ่ของการสึกหรอซึ่งในกรณีที่การสึกหรอแบบนี้เกิดขึ้นมากเราสามารถแก้ไขได้ดังนี้คือ

          * เพิ่มระดับความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นให้มากกว่าเดิมโดยทดลองเพิ่มขึ้นไปทีละระดับ 
          * ลดอุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่นลงโดยการเพิ่มชุด Oil Cooller เข้าไปในระบบเพื่อให้ความหนืดของน้ำมันเพิ่มขึ้นจากเดิม ลดภาระของชุดเฟืองลง หรือเพิ่มความเร็วรอบการหมุนของชุดเฟืองให้มากกว่าเดิม ซึ่งแล้วแต่ว่ากรณีใหนจะสามารถทำได้ 
 

รูปที่ 3 การสึกหรอแบบขัดถู (Polishing Type Wear)

          5.1.2 การสึกหรอแบบไม่รุนแรง (Moderate Wear) การสึกหรอจะมีลักษณะของการสึกหรอเกิดขึ้นมากที่บริเวณจุดที่ฟันขบกันทั้งคู่ของฟันและรอยสึกหรอจะอยู่ในแนวที่ผิวฟันสัมผัสกัน ในกรณีที่เป็นไปตามปกติอาจมาจากการออกแบบหรืออายุการใช้งานตามการออกแบบซึ่งขึ้นอยู่กับเนื้อวัสดุที่นำมาทำฟันเฟือง

          แต่ในสภาวะที่ไม่ปกติการสึกหรอแบบนี้ส่วนใหญ่จะมีสาเหตุมาจากการที่น้ำมันหล่อลื่นหมดอายุการใช้งานหรือมีสิ่งสกปรก เช่น เศษเหล็กหรือทรายหรืออื่น ๆ เจือปนอยู่ในน้ำมันในปริมาณที่มากเกินมาตรฐาน และในเวลาที่ฟันเฟืองหมุนขบกันก็จะทำให้เศษโลหะหรือสิ่งเจือปนติดไปกับน้ำมันและไปบดอัดส่วนที่เป็นหน้าสัมผัสของฟันเฟืองทำให้หน้าสัมผัสเกิดการสึกหรออย่างรวดเร็ว   
 

รูปที่ 4 การสึกหรอแบบไม่รุนแรง  (Moderate Wear)

          การป้องกันความเสียหายจากการสึกหรอแบบไม่รุนแรง (Moderate Wear) สามารถทำได้อย่างนี้คือ
          * เพิ่มความหนาของฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นโดยการเพิ่มความหนืดของน้ำมันเฟืองจากเบอร์เดิมไปอีกระดับ เช่นเพิ่มความหนืดจาก ISO VG220 เป็น ISO VG320 หรือทำการ Cooling เพื่อลดอุณหภูมิน้ำมันหล่อลื่นลง
          * ปรับรอบการทำงานของเฟืองให้เร็วขึ้นหรือเพิ่มความเร็วรอบในการหมุนของเฟืองให้มากขึ้น
          * ในกรณีที่เป็นชุดเฟืองขนาดใหญ่หรือห้องเฟือง (Gear Box) การหล่อลื่นแบบวิดสาดแบบเดียวอาจไม่ทั่วถึง ให้ทำการติดตั้งชุด Spray สำหรับฉีดน้ำมันหล่อลื่นลงบนเฟืองแต่ละตัวเพื่อเพิ่มการหล่อลื่นให้เพียงพอ
          * ติดตั้งกรองน้ำมันตรงทางเข้าก่อนที่จะถึงจุดที่หล่อลื่น ซึ่งจะช่วยลดสิ่งปนเปื้อนที่จะเข้ามาทำร้ายชุดเฟือง
          * ปรับปรุงคุณภาพของน้ำมัน เช่น กรองเอาสิ่งสกปรกออกจากน้ำมัน เช่น การใช้กรองแบบ Off Line หรือเปลี่ยนน้ำมันใหม่

          สำหรับการแก้ไขหรือป้องกันปัญหาดังกล่าวก็สามารถทำได้ดังต่อไปนี้คือ ลดภาระ (Load) ที่เฟืองต้องรับ เปลี่ยนวัสดุหรือเพิ่มความแข็งของฟันเฟืองให้มากขึ้นกว่าเดิม

          5.1.3 การสึกหรอแบบรุนแรง (Extreme Wear) มีลักษณะการเกิดเหมือนกับการสึกหรอแบบไม่รุนแรง (Moderate Wear) คือการสึกหรอจะเกิดที่แนวสัมผัสหรือแนวที่เฟืองทั้งสองตัวขบกัน แต่การสึกหรอที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในระยะเวลาอันสั้น นอกจากนั้นยังเกิดตามด (Pitting) ทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ปรากฏในแนวของการสึกหรอให้เห็นอย่างชัดเจนและจะพบเศษเหล็กที่หลุดออกมาจากเฟืองเฟืองปะปนอยู่ในน้ำมันเป็นจำนวนมาก

          ส่วนสาเหตุของการสึกหรออย่างรุนแรงนั้นมีสาเหตุเหมือนกับการสึกหรอแบบไม่รุนแรงแต่ความรุนแรงของสาเหตุที่เกิดขึ้นจะมากกว่าแบบแรก  นอกจากนั้นยังมีสาเหตุอื่นร่วมด้วยเช่นภาระ(Load)ที่มาพร้อมกับความสั่นสะเทือน (Vibratory load) นอกจากนี้เมื่อมีการสึกหรออย่างรุนแรกเกิดขึ้นบวกกับภาระที่เพิ่มขึ้นเมื่อพื้นที่รับแรงของเฟืองลดลงเนื่องจากการสึกหรอก็จะเป็นตัวเร่งให้การสึกหรอเป็นไปอย่างรวดเร็วเป็นทวีคูณจากเดิม 

สำหรับการแก้ไขก็มีวิธีการเช่นเดียวกับการสึกหรอแบบไม่รุนแรงดังที่กล่าวมาแล้วในหัวข้อที่ผ่านมา  แต่ในกรณีที่การสึกหรอเป็นไปมากจนทำให้ฟันเฟืองเสียรูปแนะนำให้ถอดเฟืองออกมาทำการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนเฟืองใหม่ทั้งคู่ซึ่งแล้วแต่สภาพความสึกหรอที่เกิดขึ้นว่าจะมากหรือน้อย

รูปที่ 5 การสึกหรอแบบรุนแรง  (Extream Wear)

          5.1.4 การสึกหรอแบบขัดสี (Abrasive Wear) จะมีลักษณะเป็นเหมือนรอยขีดข่วนในแนวรัศมีบนพื้นผิวของฟันเฟืองในจุดที่ฟันเฟืองทั้งสองฟันขบกัน การเกิดอาจเกิดหลังจากที่เริ่มใช้งานชุดเฟืองเป็นครั้งแรกหรือหลังจากที่เปิดชุดเฟืองเพื่อซ่อมแซมหรือเพื่อเหตุผลอย่างอื่นในกรณีที่เป็นชุดเฟือง (Gear Box) ที่เป็นระบบปิด

          สาเหตุของการสึกหรอแบบนี้ส่วนใหญ่จะมาจากสิ่งสกปรกหรืออนุภาคต่าง ๆ เช่นโลหะต่าง ๆ ที่มาจากการซ่อมเครื่องจักร เช่น เศษเหล็กจากการเจียรแต่ง เศษเชื่อมที่มาจากการเชื่อม ทราย ฝุ่น สนิม หรืออณุภาคต่าง ๆ ที่มาจากสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ ตัวของชุดเฟืองและลงไปปะปนอยู่กับน้ำมัน เมื่อเฟืองหมุนเศษและอณุภาคต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมันเหล่านี้ก็จะเป็นตัวขีดข่วนพื้นผิวของหน้าสัมผัสของฟันเฟืองจนทำให้เป็นลักษณะการสึกหรอดังรูปที่ 6 

รูปที่ 6 การสึกหรอแบบขัดสี  (Abrasive Wear)

          แนวทางการแก้ไขปรับปรุงก็คือการป้องกันไม่ให้เศษหรืออณุภาคต่าง ๆ เหล่านี้ลงไปปะปนในน้ำมัน เช่น การติดตั้งกรองเพื่อทำการกรองน้ำมันหล่อลื่นก่อนที่จะนำมาใช้งาน หรือติดชุดหายใจ (Air Breather) ของห้องเฟือง (Gear Box) และใช้น้ำมันหล่อลื่นที่มีค่าความหนืดเพิ่มขึ้นจากเดิม และสิ่งที่สำคัญคือ หลังจากซ่อมชุดเฟือง เปลี่ยนน้ำมันหล่อลื่นหรือก่อนการใช้งานชุดเฟืองครั้งแรกจะต้องทำความสะอาดอ่างน้ำมันหล่อลื่นให้สะอาดก่อนที่จะเริ่มเดินเครื่องทุกครั้งที่เริ่มใช้งาน

          5.1.5 การสึกหรอแบบกัดกร่อน (Corrosive Wear) ลักษณะของการกัดกล่อนที่เกิดขึ้นสามารถมองเห็นได้โดยจะมีลักษณะการกร่อนของวัสดุโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ผิวสัมผัสของชุดฟันเฟืองที่ขบกันดังรูปที่ 7

          เป็นการสึกหรอที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีของสารเคมีที่เป็นส่วนประกอบของน้ำมันหล่อลื่น เช่น สารเพิ่มคุณภาพที่ช่วยรับแรงกดอย่างรุนแรง (Extream Pressure Additive) สารป้องกันสนิมและออกซิเดชั่น (R&O, Anti Rust and Oxidation Additive) และสารเพิ่มคุณภาพอื่น ๆ ที่อยู่ในน้ำมันหล่อลื่น

เมื่อใช้งานไปจนน้ำมันหล่อลื่นเสื่อมสภาพ สารเคมีเหล่านี้ก็จะทำปฏิกิริยากับเหล็กหรือโลหะที่เป็นเฟือง นอกจากนี้สภาพแวดล้อมในการใช้งานน้ำมันหล่อลื่นที่มีไอน้ำ และสิ่งแปลกปลอมอย่างอื่นก็จะเร่งให้เกิดการสึกหรอแบบกัดกร่อนได้ สำหรับการป้องกันการสึกหรอแบบนี้คือ

          * หมั่นตรวจสอบค่าคุณสมบัติของน้ำมันอยู่เป็นระยะ ๆ
          * ถ้าคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่นไม่ได้ตามเกณฑ์ให้ทำการเปลี่ยนโดยทันทีหรือเปลี่ยนน้ำมันตามระยะเวลาในกรณีที่ไม่มีการตรวจสอบสภาพน้ำมัน

          หมั่นตรวจสอบไม่ให้อากาศหรือความชื้นจากด้านนอกเข้าไปในห้องเฟือง (Gear Box) โดยการหมั่นตรวจสอบสภาพของ Air Breather และสภาพซีลต่าง ๆ อยู่เป็นประจำ 
 

รูปที่ 7 การสึกหรอแบบกัดกร่อน (Corrosive Wear)

          5.1.6 การสึกหรอแบบรอย (Scoring ) เป็นการสึกหรอที่มีสาเหตุเนื่องมาจากความผิดพลาดทางการหล่อลื่น เช่นฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นบางเกินไป ส่งผลให้เกิดความร้อนเนื่องจากการทำงานของเฟืองสูง ดังนั้นจึงทำให้ผิวหน้าสัมผัสของฟันเฟืองหลุดออก หลอมติดกันหรือสึกหรออย่างชัดเจนในแนวเส้นสัมผัสของฟันเฟือง

          การสึกหรอแบบนี้จะทำให้เราทราบสิ่งที่ผิดปกติของการติดตั้งเฟือง เช่น การไม่ได้ศูนย์หรือไม่ได้แนวในการติดตั้งเนื่องจากการเอียงของรอยสึกที่เกิดขึ้นตรงจุดต่าง ๆ ของฟันเฟือง

รูปที่ 8 การสึกหรอแบบเป็นรอย (Scoring Wear)

          จากรายละเอียดของความเสียหายของเฟืองที่กล่าวมานั้นพอสรุปได้ว่า ความเสียหายที่เกิดจากความสึกหรอ (Wearing) ของเฟืองที่มีลักษณะเป็นรอยและรอยขีดข่วนจะเกิดขึ้นในแนวรัศมีของฟันและที่ปลายฟัน ในกรณีที่รอยดังกล่าวมีมากและรอยดังกล่าวมีขนาดใหญ่อาจทำให้ฟันเฟืองสึกหรอไปมากและเสียรูปได้ ดังนั้นเมื่อตรวจพบจึงควรที่จะเตรียมการสำหรับการซ่อมหรือแก้ไขไว้แต่เนิ่น ๆ

          นอกจากนี้ร่องรอยหรือแผลของการสึกหรอที่เกิดจากการสัมผัสกันของฟันที่หน้าสัมผัสของฟันเฟืองก็ยังสามารถบอกเราได้ว่าการติดตั้งเฟืองตัวนั้นถูกต้องหรือไม่ได้ศูนย์ (Missalignment) หรือไม่ดังรูปที่ 8 เนื่องจากรูปร่างหรือรูปทรงของจุดที่สึกหรอจะเป็นตัวบอกเราว่าจุดใหนรับภาระ (Load) มากหรือน้อยเพียงใด

และจากร่องรอยและรูปทรงของการสึกหรอที่เกิดขึ้นก็สามารถที่จะบอกได้ว่าการหล่อลื่นในจุดนั้นเพียงพอหรือไม่ เช่น ถ้ารอยสึกมากและมีสีเหมือนรอยไหม้หรือเกิดเป็นรอยไหม้หรือการหลอมติดกันของฟันเฟืองก็จะบอกให้เรารู้ว่าการหล่อลื่นตรงจุดนั้นไม่เพียงพอ

ต้องพิจารณาเรื่องการหล่อลื่นใหม่ เช่น อาจเพิ่มเป็นการหล่อลื่นแบบสเปรย์น้ำมันหรือเพิ่มความหนืดของน้ำมันให้สูงขึ้นโดยการเปลี่ยนเบอร์ความหนืดของน้ำมันให้สูงขึ้นหรือติดตั้งตัวระบายความร้อนของน้ำมัน (Oil Cooller) ในกรณีที่น้ำมันหล่อลื่นมีความร้อนสูงกว่า 60 ๐C ในขณะที่ทำงาน ซึ่งก็แล้วแต่กรณีและรูปแบบการติดตั้งและสภาพการทำงานของเฟืองหรือชุดเฟืองนั้น ๆ

          5.2  ความล้าตัวที่ผิวฟัน (Surface Fatigue Failure) 
          ความล้าตัวที่ผิวของฟันเฟืองจะแสดงให้เห็นในรูปของการหลุดร่อน หรือการหลุดเป็นโพรงของวัสดุหรือผิวสัมผัสของฟันเฟืองด้านที่เป็นหน้าสัมผัส และการสึกหรอจะลุกลามจากรอยเล็ก ๆ ไปเป็นรอยใหญ่อย่างรวดเร็ว สาเหตุเนื่องจากการล้าตัวของวัสดุเมื่อต้องเจอกับแรงกระทำซ้ำ ๆ กัน (Repeat Load) เป็นระยะเวลานานจะเกินความทนทานของวัสดุนั้น ๆ โดยจะแบ่งลักษณะของความเสียหายที่เกิดขึ้นจากการล้าตัวของวัสดุเป็นแบบต่าง ๆ ได้ดังนี้คือ

          5.2.1 รอยตามดหรือพิตติ้ง (Pitting) การเกิดรอยตามดจะขึ้นอยู่กับความเค้นที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของฟันเฟืองที่สัมผัสกันและจำนวนรอบ (Cycle) หรือความถี่ของความเค้นที่เกิดขึ้น โดยปกติขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของรอยตามด (Pitting) ที่เกิดจะมีขนาดประมาณ 0.4~0.8 มิลลิเมตร จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของฟันเฟืองที่รับความเค้นมากเกินไป

สาเหตุของรอยตามดเกิดขึ้นจากการที่แรงที่กดมาตรงหน้าสัมผัสของฟันเฟืองไม่กระจาย หรือแรงกดที่จุดใดจุดหนึ่งมากเกินไปทำให้จุดนั้นต้องรับแรงและความเค้นมากผิดปกติในระหว่างการทำงานของฟันเฟืองเนื่องจากหลายสาเหตุ เช่น หน้าสัมผัสไม่เรียบ หรือมีเศษวัสดุหรืออนุภาคแปลกปลอมเข้าไปอยู่ระหว่างหน้าสัมผัส

          ดังในกรณีที่มีฝุ่นหรือเศษเหล็กปะปนอยู่ในน้ำมันหล่อลื่นมากเกินไปและเมื่อเฟืองทำงานอย่างต่อเนื่องภาระ (Load) ของหน้าสัมผัสเฟืองจุดที่รับโหลดมากจะรับภาระที่มากผิดปกติซ้ำ ๆ กันจนเกินกว่าที่วัสดุนั้นจะทนกับความเค้นดังกล่าวได้ดังนั้นจึงเกิดการล้าตัวและหลุดร่อนออกมาในรูปของตามดดังกล่าว
 

รูปที่ 9 การเกิดตามดหรือพิตติ้งแบบไม่รุนแรงบนฟันเฟือง 

รูปที่ 10 การเกิดตามดหรือพิตติ้งแบบรุนแรงบนฟันเฟือง

          5.2.2 การเกิดรอยตามดหรือพิตติ้งอย่างรุนแรง (Destructive Pitting) การเกิดรอยตามดหรือพติ้งอย่างรุนแรงนั้นขนาดของรูตามดที่เกิดและรอยที่โลหะกระเทาะออกนั้นจะใหญ่และรุนแรงมาก รอยกระเทาะจะเกิดมากที่สุดที่จุดกดของปลายเฟืองบนหน้าสัมผัสของเฟืองตัวที่โดนกดจนทำให้จุดดังกล่าวมัลักษณะคอดกิ่วดังรูปที่ 10

การกระเทาะออกของเนื้อวัสดุจะลุกลามมาจากการเกิดตามดแบบไม่รุนแรง หรือในตอนแรกรอยตามดที่เกิดจะน้อยก่อน เมื่อไม่มีการแก้ไขซ่อมแซมจุดดังกล่าวก็จะรับความเค้นที่กระทำซ้ำมากยิ่งขึ้นโดยที่เมื่อเนื้อโลหะบางส่วนกะเทาะออกไป ส่วนที่เหลือก็จะรับความเค้นมากยิ่งขึ้นเป็นทวีคูณทำให้การลุกลามของตามดรวดเร็วมากและจะลุกลามไปยังส่วนอื่น ๆ จนทำให้ฟันเฟืองเสียหายในที่สุด

          5.2.3 ไมโครพิตติ้ง หรือรอยตามดขนาดเล็ก (Micropitting) เป็นร่องรอยของการสึกหรอที่หน้าสัมผัสของฟันเฟืองอีกแบบหนึ่งซึ่งจะแสดงออกมาในลักษณะของรอยด่างสีเทาหรือสีหมอก หากมองด้วยตาเปล่าบนฟันเฟืองตรงจุดที่เป็นหน้าสัมผัสที่ฟิล์มน้ำมันบางมากหรือไม่เพียงพอดังรูปที่ 11 และรูปที่ 12 ลักษณะรอยการกร่อนของเนื้อวัสดุเป็นกลุ่มในลักษณะที่ขนาดของรอยเล็กมากโดยขนาดความลึกของรูกะเทาะจะอยู่ที่ประมาณ 0.0025 มิลลิเมตร (2.5?)

          สาเหตุการเกิดรอยดังกล่าวเนื่องจากการที่ฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นบางมากและเกิดความร้อนขึ้นในบริเวณดังกล่าวในขณะที่เฟืองทำงานจนทำให้จุดดังกล่าวต้องรับภาระ (Load) มากและอีกสาเหตุหนึ่งก็คือความละเอียดของผิวหน้าเฟืองในจุดรับแรงดังกล่าวไม่เรียบพอทำให้การกระจายของภาระบนพื้นผิวไม่สม่ำเสมอ ในกรณีที่ภาระ (Load) ของชุดเฟืองไม่มาก การหล่อลื่นของฟิล์มน้ำมันเพียงพอและความร้อนจากการทำงานเกิดขึ้นน้อยการเกิดไมโครพิตติ้งจะเกิดขึ้นอย่างช้ามาก

รูปที่ 11 การเกิดไมโครพิตติ้ง (Micropitting)     

รูปที่ 12 ภาพขยายไมโครพิตติ้งด้วยกล้อง (Micropitting Magnified)

          5.2.4 การแตก (Spalling) ลักษณะการสึกหรอจะคล้าย ๆ กับการเกิดตามดหรือพิตติ้งอย่างรุนแรงแต่การเกิดพิตติ้งจะรุนแรงกว่ามาก และแผลที่เกิดจะมีความโตมาก และระยะระหว่างรอยพิตติ้งแต่ละรอยจะน้อยมาก เมื่อรอยพิตติ้งแตกเข้าหากันก็จะทำให้การพังสึกหรอของฟันเฟืองจะเป็นไปอย่างรวดเร็วและลุกลามเป็นรอยใหญ่โตมากดังรูปที่ 14
    

รูปที่ 13 การเกิดการแตกแบบ Spalling   

รูปที่14 การแตกหักเนื่องจากการกระแทก

          5.2.5 การแตกหักเนื่องจากการกระแทก (Case Crushing) ตามลักษณะการเกิดในรูปที่ 14 จะเกิดขึ้นกับฟันเฟืองที่มีความแข็งที่ผิวปลายฟันมากกว่าแกนกลางมากและรับภาระ (Load) มากและอย่างกระทันหัน เช่น ฟันเฟืองที่ผ่านการชุบแข็งด้วยกระบวนการ Carburized และ Nitrided หรือ Induction Hardened ซึ่งโดยปกติแล้วการชุบแข็งบริเวณฟันเฟืองนั้นระดับความแข็งของแต่ละจุดต้องลึกเท่ากัน และความแข็งจะต้องอยู่บริเวณผิวของวัสดุที่ทำเฟืองเท่านั้นดังรายละเอียดในรูปที่ 15

 แต่ในกรณีที่ฟันเฟืองมีความแข็งที่เกิดจากการชุบแข็งทั่วทั้งฟันไม่เท่ากัน เมื่อความแข็งที่เกิดจากการชุบแข็งมีความลึกมากเกินไป เช่น ฟันเฟืองแข็งทั้งฟันแทนที่จะแข็งที่ผิวฟันเฟืองนำไปใช้งาน บริเวณฟันที่ชุบแข็งจะรับความเค้นมาก จนในที่สุดเกินความทนทานของวัสดุและจะแตกหักในบริเวณที่เป็นจุดต่อระหว่างจุดที่เป็นส่วนที่อ่อนกับส่วนที่แข็งของฟันเฟือง

รูปที่ 15 ความลึกของการชุปแข็งผิวของฟันเฟือง

          5.3 การเสียรูปของพื้นผิว (Plastic Flow)
          การเกิดการผิดรูปของผิวของหน้าสัมผัสของฟันเฟืองที่ขบกันในจุดที่ฟันเฟืองซึ่งมีความอ่อนตัวกว่าปกติหรือความแข็งน้อยกว่าปกติเกิดการกลิ้ง (Rolling) และไถล (Sliding) และจุดดังกล่าวต้องรับภาระ (Load) มากในขณะเดียวกันอุณหภูมิทำงานของเฟืองทั้งคู่ก็ต่ำ การเกิดการเสียรูปของพื้นผิวเกิดขึ้นได้ใน 3 รูปแบบคือ

          5.3.1 การเสียรูปเย็น, การไหล (Peening) จะมีลักษณะการเสียรูปที่ผิวของพื้นที่ผิวที่รับภาระ(Load) โดยที่การเสียรูปดังกล่าวจะเป็นในลักษณะการรูดของพื้นที่รับแรงของฟันเฟือง โดยเฉพาะที่ปลายของฟันเฟืองจะเกิดการรูดของผิววัสดุเลยออกมาในลักษณะที่เป็นครีบคม ๆ ออกมาจากปลายฟัน

          การเสียรูปแบบเย็นเกิดขึ้นเนื่องจากพื้นผิวของเครื่องจักรหรือฟันเฟืองต้องรับภาระความเค้น (Stress) ตรงจุดสัมผัสมากเกินกว่าที่วัสดุจะรับได้ ประกอบกับในจุดที่รับความเค้นนั้นเกิดการเคลื่อนที่แบบกลิ้ง (Rolling) และลื่นไถล (Sliding) หรือการเกิดการรับแรงแบบกระแทกในฟันเฟืองที่ขบกันอยู่

เมื่อฟันเฟืองทำงานที่สภาวะดังกล่าวนาน ๆ ก็จะทำให้ในจุดสัมผัสของเฟืองหรือจุดที่เฟืองขบกันนั้น ต้องรับความเค้นกลับไปกลับมาจนกระทั่งผิวหน้าของวัสดุบางจุดเกิดการแตกและทำให้ผิวหน้าวัสดุส่วนที่เหลือเกิดการเคลื่อนตัวจากจุดเดิมในลักษณะของผิวที่เคลื่อนที่ไปจะมีลักษณะเป็นลอน ไม่เรียบ

          5.3.2 การเสียรูปแบบเป็นคลื่น (Rippling) เป็นการเสียรูปที่สามารถพบเห็นกับเป็นประจำ โดยทั่วไปจะมีลักษณะของการเสียรูปหรือการเลื่อนของผิวหน้าคล้าย ๆ กับลักษณะของคลื่น สาเหตุเกิดจากการที่พื้นที่สัมผัสหรือจุดที่ขบกันของฟันเฟืองต้องรับภาระ (Load) มาก

ในขณะเดียวกันก็ทำงานหรือหมุนที่ความเร็วรอบที่ช้า ๆ และฟิล์มของน้ำมันหล่อลื่นก็ไม่เพียงพอกับการหล่อลื่น จึงทำให้หน้าสัมผัสของพื้นผิวทั้งสองต้องรับภาระเป็นเวลานาน ๆ พร้อม ๆ กับการหล่อลื่นที่ไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงทำให้เกิดการเสียรูปแบบลูกคลื่นขึ้นมา สำหรับการแก้ไขในกรณีที่เกิดการเสียรูปแบบนี้ก็คือ

          * ใช้ฟันเฟืองที่มีการชุบแข็งที่เพียงพอกับภาระ (Load) ที่เฟืองต้องรับ
          * ลดความเค้นของหน้าสัมผัส โดยการลดภาระ (Load) ของเฟือง หรือเพิ่มความเร็วรอบให้สูงขึ้น
          * เพิ่มความหนืดของน้ำมันเฟืองขึ้นจากเดิม
          * ใช้น้ำมันหล่อลื่นที่มีส่วนผสมของสารช่วยในการรับแรงกดดันสูง (Extream Pressure Additive)
 

รูปที่ 16 การเสียรูปแบบเป็นคลื่น (Ripping) 

รูปที่ 17 การเสียรูปของสันเฟือง (Ridging)

          5.3.3 การเสียรูปของสันเฟือง (Ridging) ลักษณะการสึกจะมีมากตรงจุดระหว่างฟันของเฟืองในทิศทางของการลื่นไถล (Slide) จะเกิดขึ้นบนเฟืองแบบตัวหนอน (Worm Gear) ทั้งบน Pinoin และ Gear Drive สาเหตุที่เกิดขึ้นเนื่องจากการรับแรงกดในแนวไถล (Sliding) บนเฟืองมากเกินและความเร็วในการหมุนของเฟืองช้าเกินไป ส่วนรายละเอียดในการแก้ไขปัญหาก็เหมือนกันกับการเสียรูปแบบเป็นคลื่นในหัวข้อที่ผ่านมา

          5.4 การแตกหัก (Breakage Failure)
          เป็นความเสียหายที่เกิดจากการแตกหัก พังเสียหายของฟันเฟืองบางส่วนหรือทั้งหมดของฟัน สาเหตุส่วนมากจะมาจากการที่ฟันเฟืองต้องรับภาระ (Load) ที่มากเกินขีดจำกัดที่ฟันเฟืองจะรับได้ และภาระที่กระทำกับฟันเฟืองอย่างกะทันหัน (Impact Load) โดยสามารถที่จะแบ่งความเสียหายที่เกิดจากการแตกหักออกเป็นแบบต่าง ๆ ได้ดังนี้คือ

          5.4.1 การแตกหักจากการดัด (Bending Fatigue Breakage) เกิดจากแรงดัดที่กระทำที่โคนของฟันเฟืองกลับไปกลับมาในแต่ละรอบการทำงานของฟัน เมื่อฟันเฟืองถูกใช้งานไปเป็นเวลานานจนในที่สุดโลหะบริเวณโคนฟันเฟืองเกิดการล้าตัวและแตกออกหลังจากนั้นฟันเฟืองตัวนั้นก็จะหักดังรูปที่ 18 ในช่วงแรกที่เฟืองเริ่มเกิดความเสียหายเนื่องจากความเค้นดัดที่โคนฟันนั้น จะเริ่มแสดงให้เห็นด้วยการเริ่มเกิดรอยแตกที่โคนฟันเป็นรอยเล็ก ๆ จากนั้นรอยแตกดังกล่าวก็จะเริ่มขยายออกใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งฟันเฟืองตัวดังกล่าวหักในที่สุด

          สภาพของเฟืองที่ไม่สมบูรณ์ก็สามารถทำให้เกิดการแตกหักจากความเค้นดัดได้เหมือนกัน เช่น รอยบากหรือรอยที่เกิดจากการเจียรแต่งตามแนวขวางที่โคนฟัน หรือรอยแตกที่เกิดที่โคนฟันเฟืองที่มาจากสาเหตุต่าง ๆ ก็สามารถทำให้ฟันเฟืองแตกหักด้วยสาเหตุจากความเค้นดัดได้เหมือนกัน ดังนั้นก่อนที่จะนำเฟืองไปใช้งานหรือในการตรวจสอบสภาพของฟันเฟืองต้องให้ความสนใจรายละเอียดของรอยต่าง ๆ ที่เกิดที่โคนฟันเฟืองด้วย

รูปที่ 18 การหักและเสียหายของฟันเฟืองจากความเค้นดัด 

รูปที่ 19 พื้นผิวที่โคนของฟันเฟืองที่หักจากความเค้นดัด

          5.4.1 ความเสียหายที่เกิดจากการโอเวอร์โหลด (Overload Breakage) เป็นความเสียหายที่เกิดขึ้นอย่างกระทันหัน จะเกิดจากภาระ (Load) ที่รุนแรงเกินกว่าที่ความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้จะรับได้มากระทำ และเป็นเหตุให้ฟันเฟืองที่มีความแข็งมาก ๆ เกิดการหัก พังเสียหายโดยทันที

          สาเหตุของความเสียหายจากการเกิดโอเวอร์โหลดของเฟืองส่วนมากจะมาจากปัจจัยอื่นเช่น
          * จากการที่ชุดลูกปืน (Bearing) มีปัญหาเช่นร้อนจัดจนพังหรือเกิดการติดขัดจนส่งผลให้เฟืองไม่สามารถที่จะหมุนต่อไปได้จนทำให้เกิดการกระแทกกันอย่างรุนแรงของฟันเฟือง ดังรูปที่ 20
          * การชำรุดเสียหายของอุปรณ์ของชุดขับและชุดส่งกำลังอื่น ๆ
          * วัสดุแปลกปลอมเช่นเศษเหล็ก หินหรือวัตถุอย่างอื่นปะปนหรือกระเด็นเข้าไปขวางการขบกันของฟันเฟือง
          * เกิดการไม่ได้ศูนย์ของชุดเฟืองอย่างกระทันหันและรุนแรง

          ซึ่งสาเหตุของความเสียหายจากการเกิดโอเวอร์โหลดนี้ส่วนมากเป็นการเกิดขึ้นอย่างกระทันหันซึ่งเราไม่สามารถที่จะคาดการล่วงหน้าได้ ดังนั้นการแก้ไขจึงควรที่จะติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการโอเวอร์โหลดที่จะเกิดขึ้น เช่น ติดตั้งตัวจำกัดแรงบิด(Torque-limiting Couplings), Shear Pin หรืออุปกรณ์ป้องกันอื่น ๆ ที่เหมาะสม 

รูปที่ 20 การโอเวอร์โหลดของเฟืองที่เกิดจากความเสียหายของแบริ่ง

          5.4.2 การแตกหักแบบสุ่ม (Random Fracture) เป็นความเสียหายที่เกิดขึ้นกับบางส่วนของฟันเฟืองเช่นที่ปลายหรือยอดเฟือง โดยมากจุดที่เกิดจะอยู่สูงกว่าส่วนที่ Filler ที่โคนของฟันเฟือง สาเหตุที่เกิดขึ้นนั้นส่วนมากจะมาจากเกิดรอยแตกตรงที่ฟันเฟืองขบกันและลุกลามไปจนเกิดความเสียหาย หรือมีวัตถุแปลกปลอมเข้ามาอยู่ระหว่างฟันเฟืองที่ขบกันขณะที่ทำงาน

          5.5 ความเสียหายแบบปะปนหรือหลายแบบรวมกัน (Associated Gear Failures)
          โดยปกติความเสียหายแบบปะปนจะมีสาเหตุมาจากความผิดพลาดของกระบวนการผลิต สภาพแวดล้อมในการทำงานของเฟือง หรือสาเหตุอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นนอกจากที่กล่าวมาแล้ว แต่ความเสียหายของเฟืองที่เกิดขึ้นแล้วเมื่อเทียบกับความเสียหายอย่างอื่น ความเสียหายแบบนี้ถือว่ามีน้อยมาก

สำหรับการป้องกันนั้นในกรณีที่เราทำการซ่อมแซมเฟืองหลังจากที่ทำการซ่อมแซมเสร็จเราควรที่จะนำเฟืองดังกล่าวมาปรับสภาพด้วยความร้อนและตรวจสอบหารอยแตก (Crack) อีกทีก่อนที่จะนำกลับไปใช้งานใหม่อีกครั้ง โดยทั่ว ๆ ไปแล้วความเสียหายแบบปะปนนั้นสามารถแบ่งออกเป็นแบบต่าง ๆ ได้ดังนี้คือ

          5.5.1 Quenching cracks ส่วนมากจะเกิดขึ้นที่บนยอดฟันเฟืองบนส่วนที่แหลมที่สุดของฟัน โดยจะสุ่มเกิดขึ้นกับบางฟันเท่านั้น กลไกการเกิดขึ้นของความเสียหายแบบนี้บางครั้งในตอนแรกจะเป็นรอยเล็กมากซึ่งบางครั้งไม่สามารถมองเห็นได้ สาเหตุเกิดมาจากความไม่ถูกต้องของกระบวนการ Quenching โลหะหรือกระบวนการ Cooling ไม่ดีหรือไม่ถูกต้องในระหว่างกระบวนการการทำ Quenching

รูปที่ 21 Quenching Cracks 

รูปที่ 22 Grinding Cracks

          5.5.2 Grinding Cracks โดยปกติแล้วจะแสดงให้เห็นในลักษณะรูปร่างดังรูปที่ 22 มีลักษณะเป็นรอยแตกเป็นเส้นขนานกัน  รอยแตกแต่ละรอยจะมีความลึกของรอยประมาณ 0.08~1.3 มิลลิเมตร สาเหตุเกิดจากกระบวนการปรับสภาพทางความร้อนของฟันเฟืองไม่ดีหรือไม่ถูกต้องหรือโครงสร้างทางโลหะวิทยาของวัสดุที่ใช้ในการทำฟันเฟืองไม่เหมาะสมและง่ายต่อการแตกของผิววัสดุ

          5.5.3 การชำรุดที่ขอบฟัน (Rim and Web Failures) เป็นการเริ่มแตกที่ขอบเฟืองด้านในของโคนฟัน(รูปที่23)โดย
          ลักษณะการเริ่มแตกจะเป็นแนวเส้นเล็ก ๆ จากระหว่างร่องฟันเข้าไปยังภายในของตัวเฟือง สาเหตุการเกิดเนื่องจากการที่มีภาระ (Load) ที่มีขนาดหนักมากระทำในส่วนของบริเวณของของร่องฟัน (ร่องระหว่างโคนฟันทั้งสองตัว) และทำให้ความเค้นตรงบริเวณร่องดังกล่าวเพิ่มขึ้น

          การแก้ไขปรับปรุงทำได้โดยการเพิ่มความหนาของบริเวณดังกล่าวให้มากขึ้น และอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดการชำรุดบริเวณดังกล่าวคือการที่เฟืองต้องรับภาระการสั่นสะเทือนขนาดหนักที่ความถี่ธรรมชาติของเฟือง ดังนั้นอีกทางหนึ่งที่จะแก้ไขก็คือการเพิ่มหรือลดความเร็วรอบในการหมุนของเฟืองเพื่อหนีความถี่ธรรมชาติหรือเปลี่ยนขนาดมิติเช่นความหนาของเฟืองเปลี่ยนความถี่ธรรมชาติของตัวเฟือง
 

รูปที่ 23 Rim and Web Failures 

รูปที่ 24  Electric Current Damage

          5.5.4 Electric Current Damage มีลักษณะเป็นรอยตามดเล็ก ๆ เกิดขึ้นเป็นแนวในบริเวณบนพื้นผิวตามแนวความกว้างของฟันเฟือง ดังรูปที่ 24 สาเหตุเกิดจากการที่มีกระแสไฟฟ้าจำนวนมากใหลผ่านบริเวณดังกล่าวเนื่องจากการติดตั้งสายดิน (Ground) ไม่ถูกต้องหรือกรที่วงจรไฟฟ้าของมอเตอร์ต้นกำลังมีปัญหา เช่น ขั้วต่อสายหลุดหลวมหรือการติดตั้งไม่ถูกต้อง

สรุป
          การหาสาเหตุความเสียหายของฟันเฟืองนั้นจะเป็นการแก้ไขปัญหาความเสียหายที่ตรงจุดและเมื่อเราพบปัญหาวิเคราะห์และแก้ไขไปได้แล้วปัญหานี้ก็จะไม่เกิดขึ้นอีก แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นจะต้องมีความรู้เรื่องพื้นฐานของเฟืองเสียก่อน เช่นเรื่องของวัสดุ การสั่นสะเทือน การหล่อลื่นตลอดจนความรู้พื้นฐานอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเฟืองจึงจะสามารถวิเคราะห์และแก้ไขปัญหาต่าง ๆ เหล่านั้นได้อย่างตรงจุดและถูกต้อง

ผู้เขียนหวังว่ารายละเอียดต่าง ๆ ที่นำเสนอมาข้างต้นคงจะเป็นประโยชน์กับท่านบ้างไม่มากก็น้อยทั้งนี้และทั้งนั้นขึ้นอยู่กับการติดตามสภาพ สังเกต และวิเคราะห์สิ่งที่เกิดขึ้นและสภาพการทำงานของชุดเฟืองนั้น ๆ และในการใช้งานเฟืองนั้นสิ่งหนึ่งที่เป็นของคู่กันอย่างขาดไม่ได้ก็คือการหล่อลื่น ในตอนต่อไปผู้เขียนจะนำเสนอรายละเอียดของสารหล่อลื่นตลอดจนข้อพิจารณาในการเลือกใช้สารหล่อลื่นกับเฟืองและชุดเฟือง ติดตามต่อฉบับหน้าครับ

เอกสารอ้างอิง
[1] “Failure Analysis for Gearing” Gary DeLange., http://www.lubecontrol.com.au
[2]  http://www.tribology.co.uk

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด