Quando i cilindri idraulici soffrono ripetutamente di guasti delle guarnizioni, rigature del cilindro, corrosione dell'asta del pistone o movimento instabile in condizioni di alta temperatura, il calore potrebbe non essere l'unico problema.
Aria, acqua e contaminanti solidi possono entrare nell'olio idraulico e circolare nel cilindro. Essi influenzano continuamente le guarnizioni dei pistoni, le guarnizioni delle aste, gli anelli di usura, i fori del cilindro, le aste del pistone e i componenti delle valvole.
L'alta temperatura non crea contaminazione di per sé. Tuttavia, accelera l'ossidazione dell'olio, riduce la viscosità dell'olio e indebolisce il film lubrificante. Di conseguenza, un problema di contaminazione minore può evolvere più rapidamente in usura, corrosione, perdite e danni ai componenti.
L'aria intrappolata causa schiumosità e movimento instabile
L'aria può entrare in un sistema idraulico tramite linee di aspirazione che perdono, raccordi allentati, bassi livelli di olio nel serbatoio, cattivo design della linea di ritorno o bleeding incompleto dopo la manutenzione.
L'olio idraulico può anche contenere piccole bolle d'aria che non sono immediatamente visibili.
A differenza dell'olio idraulico, l'aria è compressibile. Quando l'olio aerato entra in un cilindro idraulico, parte della pressione applicata viene utilizzata per comprimere le bolle d'aria prima che il cilindro inizi a muoversi.
Questo può causare:
- Risposta del cilindro ritardata
- Movimento debole o spugnoso
- Strisciamento a bassa velocità
- Instabilità della posizione
- Fluttuazioni della pressione
- Schiuma nel serbatoio
Le bolle d'aria possono anche interrompere il film lubrificante attorno ai sigilli dei pistoni, ai sigilli delle barre, agli anelli di usura e ai componenti di guida. Il movimento ripetuto del cilindro può quindi produrre attrito secco locale, calore aggiuntivo e un'usura più rapida dei sigilli.
L'acqua e la condensazione possono entrare nel sistema idraulico
L'acqua può entrare nell'olio idraulico attraverso aria umida, lavaggio dell'attrezzatura, pioggia, raffreddatori che perdono, olio nuovo contaminato, respiratori danneggiati o serbatoi aperti.
La condensazione è un'altra fonte comune.
Dopo che l'attrezzatura opera a temperature elevate e poi si spegne, l'aria all'interno del serbatoio e dei tubi si raffredda. L'umidità nell'aria in ingresso può condensarsi e accumularsi all'interno del sistema.
L'acqua può esistere nell'olio idraulico in tre forme:
- Acqua disciolta: Di solito invisibile all'occhio
- Acqua emulsionata: Rende l'olio apparire torbido o lattiginoso
- Acqua libera: Si accumula sul fondo del serbatoio o in altri punti bassi
Un sistema può quindi contenere umidità dannosa anche quando l'olio non sembra ovviamente contaminato.
L'acqua riduce la lubrificazione e causa l'emulsificazione dell'olio
L'acqua indebolisce le prestazioni lubrificanti dell'olio idraulico e può reagire con gli additivi per l'olio.
Quando l'olio diventa emulsionato, il film lubrificante tra il pistone, gli anelli di usura, il foro del cilindro, i componenti di guida e la barra del pistone diventa instabile.
Questo aumenta la possibilità di contatto diretto tra le superfici e può accelerare:
- Usura del pistone e del foro del cilindro
- Danno agli anelli di usura
- Usura della barra e della boccola di guida
- Danno alla labbro di tenuta
- Perdita interna
L'acqua promuove anche la formazione di fanghi e accelera l'ossidazione dell'olio. Quando alta temperatura, umidità e pressione sono presenti contemporaneamente, l'olio idraulico può deteriorarsi molto più rapidamente.
L'umidità causa corrosione del cilindro e dell'asta del pistone
L'acqua che rimane all'interno di un cilindro idraulico può corrodere il foro del cilindro, il pistone, le porte idrauliche, le scanalature delle guarnizioni e altre superfici metalliche.
Macchie di ruggine e forature sul foro del cilindro creano una superficie ruvida che danneggia ripetutamente la guarnizione del pistone.
La corrosione o i danni da rivestimento sull'asta del pistone possono anche graffiare la guarnizione dell'asta e il tergipavimento ogni volta che il cilindro si muove. Questo porta infine a perdite esterne e consente a più contaminanti di entrare nel cilindro.
Le particelle di ruggine possono quindi circolare con l'olio e entrare in altre tolleranze nel sistema idraulico.
La contaminazione da acqua provoca quindi sia corrosione diretta che contaminazione solida aggiuntiva.
Particelle solide causano usura abrasiva
I contaminanti solidi comuni includono:
- Polvere e sabbia
- Particelle di usura metallica
- Detriti di saldatura
- Fibre
- Frammenti di vernice
- Particelle di ruggine
- Pezzetti di guarnizioni deteriorate
Quando queste particelle entrano in un cilindro idraulico, possono restare bloccate tra la guarnizione dell'asta e l'asta del pistone o tra il pistone, le anelli di usura e il foro del cilindro.
Il risultato può includere:
- Graffi sull'asta del pistone
- Scorciature del foro del cilindro
- Labbra della guarnizione tagliate o danneggiate
- Danno accelerato agli anelli di usura
- Aumento della perdita di tenuta del pistone
L'usura causata dalla contaminazione crea particelle metalliche aggiuntive. Questo produce un ciclo:
Contaminazione → usura del componente → nuove particelle → ulteriore contaminazione e usura
L'olio ad alta temperatura ha una viscosità inferiore e fornisce un film lubrificante più sottile. Pertanto, le particelle possono contattare il metallo e le superfici di tenuta in modo più diretto, provocando danni più rapidamente.
L'alta temperatura accelera l'ossidazione dell'olio, il fango e la vernice
L'olio idraulico si ossida più rapidamente quando rimane ad alta temperatura.
Man mano che l'olio e i suoi additivi si deteriorano, possono formarsi fanghi, depositi e vernice.
Questi contaminanti morbidi potrebbero non graffiare immediatamente il cilindro, ma possono aderire ai pistoni, alle scanalature delle guarnizioni, ai passaggi dei cuscinetti, ai porti e alle superfici delle valvole.
I depositi possono impedire alle guarnizioni di muoversi liberamente o restringere piccoli passaggi dell'olio.
I sintomi possibili includono:
- Aumento della resistenza all'avvio
- Strisciamento a bassa velocità
- Cuscinetto anormale
- Aumento della perdita interna
- Movimento del cilindro lento o instabile
Acqua, aria, alta pressione e temperature eccessive possono accelerare questo degrado chimico.
La cavitazione può causare danni da picchiettamento
La cavitazione si verifica quando la pressione locale scende abbastanza da far formare cavità o bolle di vapore nell'olio idraulico.
Quando queste cavità entrano in un'area ad alta pressione, collassano rapidamente e producono impatti locali ripetuti.
Nel tempo, la cavitazione può creare piccole cavità su:
- Ports idraulici
- Superfici del cilindro
- Pistoni
- Componenti delle valvole
- Scanalature delle guarnizioni
Man mano che la superficie diventa più ruvida, le perdite interne aumentano e le guarnizioni possono essere graffiate o tagliate.
L'entrata d'aria, l'effetto diesel e la cavitazione non dovrebbero essere trattati come esattamente lo stesso problema:
- Entrata d'aria provoca principalmente compressibilità, schiumosità e movimento instabile.
- L'effetto diesel è causato dalla rapida compressione delle bolle d'aria e dalla generazione di calore locale.
- Cavitazione comporta la formazione e il collasso di cavità di vapore in aree a bassa pressione.
Queste condizioni possono verificarsi insieme, ma le loro cause e i meccanismi di danneggiamento sono diversi.
Come l'aria, l'acqua e le particelle creano una catena di danni?
In condizioni di alta temperatura, i problemi di contaminazione spesso si rinforzano a vicenda:
Aria e acqua entrano nel sistema
→ l'ossidazione dell'olio e le prestazioni di lubrificazione peggiorano
→ le guarnizioni e le superfici metalliche iniziano a usurarsi
→ vengono prodotti ulteriori particelle e percorsi di perdita
→ l'attrito e le perdite interne aumentano
→ la temperatura del sistema continua a salire
Il risultato finale può essere un fallimento ripetuto delle guarnizioni, graffi sulle barre, pitting dei cilindri, movimento instabile, corrosione e scarse prestazioni di tenuta della pressione.
Segnali di avvertimento di contaminazione dell'olio idraulico
Aria, acqua e contaminazione solida dovrebbero essere investigate quando:
- L'olio idraulico fa continuamente schiuma nel serbatoio
- L'olio diventa lattiginoso, torbido o insolitamente scuro
- Il cilindro striscia, vibra o produce rumori anomali
- La barra del pistone mostra ruggine, graffi o danni al rivestimento
- I nuovi anelli di tenuta iniziano a perdere di nuovo dopo un breve periodo di funzionamento
- Depositi neri o particelle metalliche appaiono nell'olio
- Erosione si trova sulla bocca, sul pistone, sulle porte o sulle scanalature della tenuta
- Le prestazioni del cilindro diventano meno stabili dopo che l'olio si scalda
Questi sintomi non dovrebbero essere affrontati solo sostituendo le guarnizioni del cilindro.
Come può essere ridotto il danno da contaminazione?
Per ridurre l'ingresso d'aria, controllare le linee di aspirazione, i raccordi, le connessioni dell'ingresso della pompa e i livelli dell'olio nel serbatoio. Evitare che l'olio di ritorno venga scaricato direttamente sopra la superficie dell'olio e sfiatare il sistema correttamente dopo la sostituzione o la manutenzione del cilindro.
Per controllare l'umidità, utilizzare un respiratore del serbatoio adeguato, proteggere il sistema dalla pioggia e dal lavaggio ad alta pressione, e ispezionare il serbatoio, il raffreddatore e l'olio idraulico per la contaminazione da acqua.
Per controllare le particelle, utilizzare una filtrazione di ritorno, pressione o offline adeguata. Anche il nuovo olio idraulico dovrebbe essere filtrato prima di entrare nel sistema.
I cilindri, i tubi, i tubi flessibili, i collettori e le valvole dovrebbero essere accuratamente puliti prima dell'assemblaggio. Le prestazioni di filtrazione, le condizioni del respiratore e la pulizia dell'olio dovrebbero essere verificate regolarmente.
Conclusione
L'alta temperatura da sola non causa ogni guasto del cilindro idraulico, ma aumenta significativamente il danno causato da aria, acqua e contaminanti.
L'aria può causare schiumosità, movimento instabile e riscaldamento locale da effetto diesel. L'acqua può causare emulsificazione, corrosione e riduzione della lubrificazione. Le particelle solide possono graffiare le guarnizioni, le barre del pistone e le bocche del cilindro. I prodotti di ossidazione dell'olio e la cavitazione possono creare depositi, restrizioni e danni da erosione.
Quando un cilindro idraulico perde ripetutamente o si consuma in condizioni di alta temperatura, la soluzione dovrebbe includere più della semplice sostituzione delle guarnizioni.
Il contenuto d'aria dell'olio idraulico, il livello di umidità, la pulizia, il sistema di filtrazione, il respiratore del serbatoio e l'intero processo di controllo della contaminazione dovrebbero essere tutti ispezionati.
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