De voortgang van slijtage bij tandwieloverbrengingen volgt een mechanisch patroon dat begint bij de contactvlakken van de tanden. In een operationele omgeving vindt er constante interactie plaats tussen de flanken, waarbij de kwaliteit van de smering de snelheid van degradatie bepaalt. Zodra de smeerfilm onderbroken wordt, treedt grenssmering op. Dit veroorzaakt adhesieve slijtage waarbij microscopische lasverbindingen tussen de tandflanken ontstaan en direct weer losscheuren.
In de bouwsector verergeren externe factoren dit proces aanzienlijk. Verontreinigingen dringen de behuizing binnen. Zandkorrels en stofnesten mengen zich met het smeermiddel tot een abrasieve pasta. Dit mengsel slijpt de tanden letterlijk af, een proces dat bekend staat als abrasieve slijtage. De geometrische precisie van de tanden neemt af. Er ontstaat pitting door materiaalmoeheid net onder het oppervlak. Kleine metaalschilfers laten los. Dit creëert holtes. De belasting concentreert zich op een steeds kleiner oppervlak, wat de druk per vierkante millimeter doet exploderen. De tanden verliezen hun oorspronkelijke involute vorm en worden puntig of juist holvormig. Schokbelastingen tijdens het opstarten of plotseling stoppen van de machine versnellen deze vervorming. De onderlinge speling vergroot. De tanden grijpen niet meer rollend in elkaar, maar beginnen te glijden en te hameren tegen de volgende tandflank aan.
Wrijving is de primaire oorzaak van degradatie. Zodra de smeerfilm tussen de tandflanken bezwijkt onder te hoge druk of door veroudering van het smeermiddel, ontstaat direct metaal-op-metaalcontact. Dit fenomeen, ook wel grenssmering genoemd, leidt tot adhesieve slijtage. Microscopische lasverbindingen worden gevormd door de intense hitte en druk op de contactpunten, waarna ze door de draaiende beweging direct weer worden losgerukt. Het resultaat is een ruw oppervlak vol kraters en materiaaloverdracht. Materiaalmoeheid speelt hierbij een cruciale rol. Herhaaldelijke spanningswisselingen net onder het materiaaloppervlak veroorzaken haarscheurtjes die uiteindelijk leiden tot pitting: het uitbreken van kleine metaalschilfers.
In de bouwomgeving zijn externe verontreinigingen vaak de katalysator voor versnelde schade. Fijn stof, zand en betonresten dringen de behuizing binnen. Deze deeltjes mengen zich met het aanwezige vet of de olie. Er ontstaat een destructieve slijppasta. Deze pasta slijpt de flanken van de tanden genadeloos af, een proces dat bekendstaat als abrasieve slijtage. De geometrische precisie van het tandwiel verdwijnt hierdoor volledig. Schokbelastingen, bijvoorbeeld door het plotseling stoppen van een lier of het overbelasten van een mengtrommel, versnellen de vervorming van de tanden aan de basis.
De gevolgen voor het mechanisme zijn progressief en destructief. De tanden verliezen hun oorspronkelijke involute vorm. Wat een vloeiende, rollende beweging hoort te zijn, verandert in een glijdende en hamerende actie. De tandspeling – de ruimte tussen de tanden – vergroot aanzienlijk. Dit resulteert in onnauwkeurige overbrengingen en schokken in de aandrijflijn. De machine begint te trillen. Een lichte brom verandert in een jankend of kloppend geluid. Omdat het contactoppervlak door pitting en slijtage steeds kleiner wordt, stijgt de druk per vierkante millimeter op het resterende metaal exponentieel. De kans op een fatale tandbreuk bij de tandvoet neemt hiermee drastisch toe, wat uiteindelijk leidt tot een volledige mechanische stilstand van de installatie.
Kijk naar de krans van een veelgebruikte betonmolen op een willekeurige bouwplaats. Het is een klassiek beeld: de tanden die ooit robuust en recht waren, hebben nu de vorm van een haaienvin aangenomen. Dit is geen toeval. Terwijl de trommel draait, dwarrelt fijn cementstof neer op het vet. Het mengt zich. Het transformeert in een hardnekkige schuurpasta die het metaal simpelweg wegvijlt tot de aandrijving begint over te slaan.
In de transmissie van een zware bouwlier herken je slijtage vaak eerst aan het geluid. Een lichte, zingende toon verandert over de maanden in een onregelmatig gebonk onder last. Open je de kast, dan zie je op de flanken van de tandwielen vaak 'pitting'. Het zijn kleine kraters alsof iemand met een beitel minuscule stukjes uit het oppervlak heeft geslagen. Dit gebeurt vaak bij machines die constant tegen hun maximale hefvermogen aanleunen. De enorme druk put de moleculaire structuur van het staal uit. Het breekt.
Soms tref je een tandwiel aan dat er op het eerste gezicht redelijk uitziet, maar bij nadere inspectie een vreemde, matte glans vertoont met diepe groeven. Dit 'scuffing' zie je bij graafmachines die plotselinge piekbelastingen te verduren krijgen terwijl de olie nog koud en stroperig is. De metaaldelen raken elkaar kortstondig. Door de hitte lassen ze even aan elkaar vast. Het resultaat? Een geruwd oppervlak dat bij elke volgende omwenteling meer wrijving en hitte genereert, een vicieuze cirkel die eindigt bij een gebroken tandwielkast.
Het Arbobesluit laat weinig ruimte voor interpretatie. Onderhoud is een plicht. Artikel 7.5 schrijft voor dat arbeidsmiddelen tijdens de gehele gebruiksduur door adequaat onderhoud in een veilige staat moeten verkeren. Een tandwielkast die jankt? Dat is een signaal. Een lier die schokt door weggevallen tandflanken voldoet simpelweg niet meer aan de wettelijke eisen van veiligheid. De Machinerichtlijn 2006/42/EG dwingt fabrikanten bovendien om de levensduur en de effecten van vermoeiing al in de ontwerpfase te ondervangen. In het technisch dossier moet de integriteit van kritieke overbrengingen zijn onderbouwd.
Voor de classificatie van de daadwerkelijke schade grijpt de vakman naar de NEN-ISO 10825. Deze norm biedt het noodzakelijke vocabulaire. Het scheidt de feiten van de emotie bij een inspectie of afkeuring. Geometrische afwijkingen door abrasieve processen of de ernst van pitting worden aan de hand van deze standaard objectief vastgesteld. In de utiliteitsbouw en bij zwaar materieel is dit de meetlat. Geen discussie mogelijk. Daarnaast speelt de NEN-EN-IEC 60204-1 indirect een rol bij de veilige stilstand van machines zodra mechanische defecten de operationele veiligheid in gevaar brengen. Slijtage is hier geen suggestie, maar een meetbare variabele binnen het wettelijk kader van de Warenwet.
Houten kammen in windmolens waren de voorlopers. Slijtage was toen een kwestie van timmermanswerk. Met de komst van de industriële revolutie verschoof de focus naar metaal-op-metaal. Gietijzeren raderen vervingen de houten constructies, maar de ruwe afwerking zorgde voor enorme wrijving. De vroege machinebouw kampte met catastrofale uitval. Tandwielen braken simpelweg omdat de geometrie niet klopte. Pas met de wiskundige verfijning van de evolvente vertanding in de 19e eeuw verbeterde de situatie. Deze vorm zorgde ervoor dat tanden meer over elkaar rolden en minder gleden. Minder glijden betekent direct minder warmteontwikkeling en dus minder abrasieve slijtage.
Rond 1900 veranderde alles door de opkomst van de metallurgie. Men ontdekte dat puur ijzer te zacht was voor de groeiende krachten in stoommachines en vroege verbrandingsmotoren. Gelegeerd staal werd de nieuwe standaard. De introductie van oppervlaktehardingstechnieken, zoals harden en ontlaten, markeerde een technisch kantelpunt. Hierdoor kreeg een tandwiel een keiharde schil die bestand was tegen pitting, terwijl de kern taai bleef om schokken op te vangen. In de bouwsector betekende dit dat lieren en aandrijvingen kleiner en lichter konden worden zonder direct te bezwijken onder de last van zware bouwmaterialen.
In de jaren 50 van de vorige eeuw verschoof de focus naar de interface tussen de tanden. De ontwikkeling van Extreme Pressure (EP) additieven in smeermiddelen was cruciaal. Voor die tijd was olie slechts een barrière. Nu werd het een actieve chemische component die adhesieve slijtage onder extreme druk voorkwam. Moderne tandwielslijtage is tegenwoordig geen gevolg van een gebrek aan kennis over geometrie, maar vaak een resultaat van vervuiling in de werkomgeving of het overschrijden van de door de fabrikant berekende levensduur. De evolutie ging van grove houten tanden naar microscopisch geslepen flanken waarbij de toleranties tegenwoordig in micrometers worden gemeten.