FATTORI AGENTI SULLA RESISTENZA A FATICA

7) FATTORI AGENTI SULLA RESISTENZA AD INTAGLIO

La resistenza a fatica delle provette dipende da innumerevoli fattori, ma i principali sono:

1. Stato superficiale
   
2. Effetto intaglio

Lo stato superficiale si distingue in:

1. Geometrico, quando si riferisce al valore di rugosità (Ra) e della morfologia della superficie.


2. Meccanico, quando si riferisce alle caratteristiche di resistenza della pellicola esterna.

Stato superficiale geometrico

Nella tabella successiva sono riportati i valori della tensione limite per provette di acciaio bonificato e sottoposte a sollecitazioni alternata simmetrica.

• Per gli acciai a bassa resistenza l’influenza della rugosità è poco sensibile.


• Per gli acciai ad alta resistenza l’influenza della rugosità è tanto più sensibile quanto maggiore è la resistenza meccanica.


• La rugosità ha un ruolo di fondamentale importanza e in ciò possiamo trovare non solo la causa delle frequenti rotture.


• Nella rugosità trova anche giustificazione l’aumento delle rotture quando si è voluto risolvere il problema con l’aumento di Rm.


• Stato superficiale meccanico


• Si considerare due diverse situazioni:

1. La superficie ha caratteristiche meccaniche inferiori rispetto al nucleo.


2. La superficie possiede caratteristiche meccaniche superiori rispetto al nucleo.

Quest’ultima situazione può essere imputata a molteplici cause, alcune delle quali sono elencate di seguito:

• Trattamenti termochimici


• Trattamenti fisici


• Depositi elettrolitici


• Anodizzazione

Trattamenti termochimici di diffusione

• I trattamenti termochimici modificano la superficie di un materiale per diffusione di un elemento.
• L’aumento della resistenza a fatica è dovuta alla generazione di uno stato tensionale compressivo superficiale.
• Quest’ultimo tende a chiudere i microdifetti da cui si possono generare le cricche.

Si riporta, per esempio, il trattamento di marstressing.

• Il trattamento ha consentito di triplicare la durata dei cuscinetti a sfere.
• Lo strato di compressione superficiale interessa una profondità di circa 0,25 mm.

Trattamenti fisici

Abbiamo due trattamenti fisici:

1. La pallinatura
2. La rullatura

• La finalità è quella di creare uno stato di tensione superficiale a cui corrisponde un sensibile aumento della resistenza a fatica.

La pallinatura

• Questo trattamento deve essere l’ultima operazione di finitura delle superfici interessate.
• Dopo la pallinatura non sono ammessi trattamenti termici.

La scelta dei pallini dipende da:

1. Tipo del materiale da pallinare.
2. Dimensioni dei raccordi del pezzo.
3. Rugosità finale richiesta.

La rullatura

• Consiste nel deformare plasticamente un solido cilindrico mediante l’azione di uno o più rulli agenti sul pezzo in rotazione.
• Si eliminano le rugosità superficiali prodotte dalle lavorazioni.
• Si ottengono elevati incrementi di durezza superficiale e di resistenza a rottura.
• Trattamento limitato a pezzi rotosimmetrici.

In figura è rappresentato un disegno indicativo della rullatura

Depositi elettrolitici: normalmente tutti i processi di riporti elettrolitici peggiorano la resistenza a fatica dei componenti trattati.
Anodizzazione: se la pellicola è sottile la resistenza a fatica viene migliorata; se la pellicola è spessa la resistenza a fatica viene ridotta.

Effetto intaglio

• Si definisce intaglio ogni causa che turbi la distribuzione delle tensioni nella sezione di un pezzo.
• Può essere:

1. Esogeno quando le cause sono esterne o di natura geometrica quali ad esempio: fori, cave, ecc.
2. Endogeno quando le cause sono di natura interna: inclusioni, porosità soffiature, ecc.

• Gli effetti degli intagli sono quantificabili grazie al fattore di forma Kt.
• Kt è dato dal rapporto tra la tensione massima in corrispondenza di una discontinuità e la tensione nominale nella zona della discontinuità.
• E’ da notare che questa trattazione resta valida quando l’intaglio ha caratteristiche macroscopiche.