De vaststelling van de technische staat van een vertanding vangt doorgaans aan met een visuele inspectie van het draagbeeld op de tandflanken. Men brengt hierbij vaak een dunne laag markeerpasta aan om de exacte contactzone tussen de in elkaar grijpende tanden te lokaliseren. Een ongelijkmatig patroon verraadt direct uitlijnfouten. De kast moet open. Bij ontoegankelijke overbrengingen biedt een endoscopisch onderzoek uitkomst om diepergelegen schadebeelden zoals pitting of vreten vast te leggen.
Metingen van de flankspeling vormen een essentieel onderdeel van de methodiek. Met behulp van een meetklok wordt de vrije beweging van een geblokkeerd tandwiel ten opzichte van zijn partner bepaald, waarbij afwijkingen wijzen op gevorderde slijtage of asverplaatsing. Bij zwaar materieel wordt trillingsdiagnostiek ingezet als indirecte meetmethode. Versnellingsopnemers registreren hierbij specifieke frequentiepieken die optreden bij onregelmatigheden in de afwikkeling van de tanden. De analyse van de smeerolie completeert het proces. Door het filteren van het smeermiddel op metaaldeeltjes en het uitvoeren van een spectrografische analyse wordt de herkomst van het slijtmateriaal herleid tot specifieke componenten binnen de tandwielkast. Geen giswerk, maar data.
De kern van het probleem ligt vaak bij het falen van de elastohydrodynamische smering. Zodra de oliefilm tussen de flanken bezwijkt, ontstaat direct metaal-op-metaal contact. In de ruwe omgeving van een bouwplaats is vervuiling door abrasieve deeltjes zoals cementstof of zand een veelvoorkomende katalysator voor schade. Deze deeltjes werken als een slijppasta. Ze vreten de geharde toplaag weg. Een verstoorde uitlijning van de assen forceert de krachten bovendien naar één zijde van de tandflank, waardoor de lokale vlaktedruk de vloeigrens van het materiaal overschrijdt.
Mechanische overbelasting is een andere boosdoener. Pieklasten door het abrupt blokkeren van een aandrijving veroorzaken microscopische scheurtjes. Materiaalmoeheid uit zich vervolgens in pitting; kleine metaaldeeltjes breken uit het oppervlak weg door herhaaldelijke zware belasting. Het oppervlak raakt pokdalig. De geometrie klopt niet meer.
De gevolgen zijn ingrijpend en vaak progressief van aard. Wrijving genereert een enorme thermische belasting. Hierdoor kunnen geharde flanken hun hardheid verliezen of treedt er 'scuffing' op, waarbij metaal deeltjes overdraagt van de ene naar de andere tand. De energieoverdracht wordt inefficiënt. Een veranderd trillingsprofiel is het directe resultaat, wat niet zelden leidt tot secundaire schade aan lagers en afdichtingen. Uiteindelijk resulteert de cumulatieve verzwakking in tandbreuk. De aandrijving valt volledig uit. Een kritieke stop van het materieel is dan onvermijdelijk.
Tandwielschade is geen monolithisch begrip; de technicus maakt onderscheid tussen oppervlakkige defecten aan de flank en structurele defecten aan de tandlichaam-geometrie. Slijtage is vaak de voorbode. Soms is het acceptabel. Inloop-pitting, ook wel 'initial pitting' genoemd, kan bij nieuwe overbrengingen stabiliseren zodra de hoogste onregelmatigheden van het oppervlak zijn afgevlakt. De flanken polijsten zichzelf als het ware. Progressieve pitting daarentegen is een destructief proces waarbij de kuiltjes in het metaal groter worden en uiteindelijk samensmelten tot grotere kraters, een stadium dat we spalling noemen.
Een andere veelvoorkomende variant is adhesieve slijtage, in de volksmond vaak aangeduid als 'vreten' of 'scuffing'. Hierbij vindt door lokale oververhitting een kortstondige lasverbinding plaats tussen de tanden, waarna de rotatie het materiaal weer losscheurt. Dit type schade ziet eruit als ruwe, doffe krassen in de richting van de glijbeweging. Het verschilt wezenlijk van abrasieve slijtage, waarbij externe vervuiling — denk aan zand in een onvoldoende afgedichte betonmolen — diepe groeven in het metaal trekt als een vijl.
| Type schade | Kenmerkend aspect | Synoniem / Verwante term |
|---|---|---|
| Pitting | Kleine putjes door vermoeidheid | Flankvermoeidheid |
| Scuffing | Loopsporen door hitte/oliefilmfalen | Vreten, Adhesie |
| Abrasie | Krassen door harde deeltjes | Slijtage door vervuiling |
| Spalling | Grote materiaaluitbraken | Afschilfering |
Wanneer de schade de kern van de tand bereikt, spreken we van breuk. De tandvoetbreuk is hierbij de meest kritieke variant. De kracht grijpt aan als op een uitkragende ligger; de hoogste trekspanning ontstaat in de holte aan de voet. Een vermoeidheidsbreuk herken je aan de karakteristieke 'groeilijnen', waarbij de scheur zich over miljoenen cycli langzaam een weg baant door de tand. Een plotselinge brosse breuk wijst daarentegen op een schokbelasting of een materiaalfout. Het metaal knapt in één keer. Geen waarschuwing vooraf.
Daarnaast bestaat er plastische deformatie, een fenomeen waarbij de tandvorm letterlijk 'uitstroomt' onder extreme druk zonder dat er direct materiaal wordt afgebroken. Dit ziet men vaak bij zachtere materialen of extreme pieklasten. De top van de tand wordt platgedrukt en er ontstaan opstaande randen aan de zijkanten. Hoewel de tand nog heel is, klopt de evolvente-geometrie niet meer. De overbrenging gaat trillen. Het lawaai neemt toe. De efficiëntie keldert.
Stof op de bouwplaats. Een dodelijke vijand voor de open tandwieloverbrenging van een betonmolen. Wanneer zandkorrels zich mengen met het vet, ontstaat een agressieve slijppasta. De tanden verliezen hun vorm. Geen zacht gezoem meer, maar een rauw, schurend lawaai dat over de bouwplaats galmt. Bij inspectie zie je geen glimmend metaal, maar doffe, diepe krassen die de geometrie van de vertanding volledig hebben weggevreten. De aandrijving hapert en verbruikt plotseling veel meer stroom.
De zwenkaandrijving van een torenkraan vertoont onregelmatige weerstand tijdens het draaien. De machinist voelt een lichte schok bij elke rotatie. Na meting met een meetklok blijkt de flankspeling ver buiten de toleranties te vallen. De oorzaak is vaak een versleten lager waardoor de assen niet meer exact parallel lopen. Hierdoor dragen de tanden slechts op één hoek. Je ziet dan lokale materiaaluitbraak aan de randen van de flanken, terwijl de rest van de tand nog blinkt als nieuw. Een klassiek geval van scheve belasting door uitlijnfouten.
Een zware lierkast na jarenlang trouwe dienst bij een heistelling. Tijdens een routinecontrole vindt de monteur glinsteringen in de olie. Metaalschilfers. Bij nader onderzoek vertonen de tanden van het hoofdtandwiel 'spalling'. Grote brokken van het geharde oppervlak zijn simpelweg afgebroken. Het metaal is 'moe' van de miljoenen belastingscycli en de constante schokken van het heiblok. De tanden zien er pokdalig uit. Zonder onmiddellijke vervanging is een fatale tandvoetbreuk onder volle last onvermijdelijk.
Veiligheid op de bouwplaats hangt vaak aan een zijden draadje. Of beter: aan een stalen tand. De wet is onverbiddelijk over de technische staat van aandrijvingen. De Europese Machinerichtlijn (2006/42/EG) dwingt fabrikanten tot strikte risicobeoordelingen waarbij mechanisch falen, zoals tandwielbreuk, tot een minimum beperkt moet blijven. Ontwerpers grijpen hierbij naar de NEN-EN-ISO 6336-serie. Dit is geen vrijblijvend advies. Het is de internationale standaard voor het berekenen van de belastbaarheid van tandwielen tegen pitting en tandvoetbreuk.
Voor de inspecteur op de werkvloer is NEN-ISO 10825 cruciaal. Deze norm biedt de classificatie van schadebeelden die nodig is voor een objectieve beoordeling. Geen discussie over een krasje of een vlekje. Gewoon de norm volgen. In het kader van de Arbowet en de Richtlijn Arbeidsmiddelen is periodiek onderhoud aan kritieke overbrengingen, zoals bij lieren en torenkranen, simpelweg verplicht. Een defecte vertanding die de structurele integriteit aantast? Dat is een direct afkeurmoment. Veiligheid gaat voor productie. Altijd.
Houten tanden sleten simpelweg weg. De molenaar verving een houten kam met een hamer en beitel, vaak zonder theoretische kennis van flankgeometrie, simpelweg omdat het materiaal het begaf onder de krachten van wind of water. Niets geen data. De industriële revolutie bracht gietijzer en dat was een enorme sprong voorwaarts, maar het introduceerde ook een nieuw type catastrofe: de brosse breuk. Een verborgen gietfout in het metaal betekende vaak een plotselinge klap en een volledig stilstaande fabriek. Geen waarschuwing vooraf.
Met de opkomst van staal en de wiskundige perfectionering van de evolvente vertanding in de 19e eeuw verschoof de aandacht naar de flankbelasting. Men begon te begrijpen dat constante overbrengingsverhoudingen alleen mogelijk waren als de tandvorm intact bleef. De strijd tegen wrijving werd wetenschap. In de vroege 20e eeuw zorgde de ontwikkeling van gespecialiseerde minerale oliën voor een omslagpunt van 'repareren bij breuk' naar het beheersen van slijtage. Metallurgische doorbraken zoals inzetvlammen en carboneren maakten het vervolgens mogelijk om tanden te produceren met een keiharde schil en een taaie kern. Dit verminderde de incidentie van tandvoetbreuken radicaal, maar maakte de weg vrij voor een subtielere vijand: vermoeidheidspitting. Wat vroeger een brute mechanische destructie was, is door de decennia heen veranderd in een complex proces van tribologische beheersing en preventieve monitoring via trillingsanalyses.