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