Usura: Introduzione ai meccanismi di danneggiamento e metodi di caratterizzazione/analisi

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1 Usura: Introduzione ai meccanismi di danneggiamento e metodi di caratterizzazione/analisi

2 La Tribologia è la scienza che studia l attrito, l usura e la lubrificazione di due superfici a contatto e in moto relativo.

3 La superficie.

4 Il contatto. E la fonte primaria del danneggiamento meccanico elastoplastico plastico fragile

5 Il moto. Trattamenti superficiali antiusura: traiettorie di sviluppo collaborativo per il settore della meccanica. Possono essere anche combinati ed aggravati dall ambiente più o meno aggressivo

6 La combinazione dei fattori.

7 Attrito. Trattamenti superficiali antiusura: traiettorie di sviluppo collaborativo per il settore della meccanica.

8 Accorgimenti per ridurre Attrito. Utilizzo materiali di diversa origine (Es contatto metallo/polimero); Utilizzo di materiali incompatibili; Utilizzo di rivestimenti duri (alto spessore) o teneri (basso spessore); Utilizzo di lubrificanti; Ridurre I carichi in gioco Etc..

9 Usura. E la perdita di volume/materiale associata ad una sollecitazione tribologica (Hertziana). I meccanismi sono principalmente 4: Usura adesiva; Usura tribossidativa; Usura abrasiva; Fatica superficiale;

10 Usura adesiva.

11 Usura tribossidativa. qw=µ FN v

12 Usura abrasiva. Durezza abradente = Min(1,3 x materiale abraso)

13 Fatica superficiale.

14 Accorgimenti per ridurre l usura. Evitare l utilizzo di materiali compatibili (Es: acciaio su acciaio); Utilizzo favorevolmente di materiali che si tribossidano; Utilizzo di materiali/rivestimenti duri (con cautela); Utilizzo di trattamenti duplex (termochimici+rivestimento duro); Utilizzo materiali con bassa densità di difetti; Per la resistenza ad abrasione utilizzare materiali duri o teneri a seconda dell angolo di impatto; Etc

15 Metodi di Studio ed analisi tribologiche. Danneggiamento Det. meccanismo Element Weight% Atomic% Cr K Fe K Totals Strumentazione di friuli Innovazione K1 F V Det. Tasso usura N [ mm s 3 / Nm]

16 Metodi di Studio ed analisi tribologiche. I test più comuni sono: Pin/ball on disc; Blocco contro anello; Disco contro disco; Dry-sand, rubber wheel test;

17 Esempio di ricerca sui rivestimenti thermal spray. H V O F A P S

18 Esempio di ricerca sui rivestimenti thermal spray. Stellite-6 WC Co Cr 10-4 NiCr + Cr2O3 Sp. 152±12µm Porosità 4,7% Dur. 380±14 HV 0,3 Sp. 98±12µm Porosità 3,87% Dur. 1015±22,6 HV 0,3 Sp.1 38±14µm Sp.2 187±12µm Porosità 1 4,5% Porosità 2 9,64% Dur ± 20 HV 0,3 Dur ±20 HV 0,3 Stellite-6 WC CoCr cromia

19 Trattamenti superficiali antiusura: traiettorie di sviluppo collaborativo per il settore della meccanica. Esempio di ricerca sui rivestimenti thermal spray. WC Co Cr 10-4 Rivestimento Stellite-6 Condizione di test T ambiente 300 C NiCr T ambiente 300 C T ambiente WC CoCr 300 C T ambiente NiCr + WC CoCr 300 C T ambiente NiCr + Cr2O3 300 C Fenomeno di degrado Delaminazione con usura da 3 corpo e ossidazione differenziale (stoppata dopo 10 min) Tribossidazione, bassa percentuale di usura da terzo corpo Blanda tribossidazione, sgranatura del rivestimento, usura da terzo corpo Usura tribossidativa più o meno Blanda tribossidazione Blanda con tribossidazione matrice metallica intensa usura da terzo corpo. Blanda tribossidazione matrice metallica, criccatura fondo traccia Blanda tribossidazione matrice metallica Blanda tribossidazione matrice metallica, criccatura fondo traccia Sgranatura rivestimento, usura da terzo corpo Sgranatura rivestimento molto intensa e infragilimento causa cambio fase[1] 1. H.S. Ahn, O.K. Kwon, Wear, (1999), ;

20 Esempio di ricerca sui rivestimenti thermal spray.

21 Bibliografia Dispense corso tribologia AIM 2010; G.Straffelini, Attrito ed usura; ASTM metal handbook; Tesi Dr Alex Lanzutti Varie fonti in rete

22 Grazie per l attenzione!!!!!!!!