Rip i ara r zio i ne C erc r hi i i n i L ega S ato dell Ar A t r e

Transcript

1 Riparazione Cerchi in Lega 1

2 Riparazione Cerchi in Lega Stato dell Arte Con questa ricerca il CESTAR ha rivolto il proprio interesse ad una pratica, sempre più diffusa sul mercato delle riparazioni, quale è la riparazione strutturale dei cerchi in lega. I pareri dei tecnici in merito sono controversi, dal costruttore che ne prescrive la sostituzione, anche in presenza di un danno cosmetico (graffio, riga ecc..), al tecnico riparatore che interviene su qualsiasi tipologia di danno. L assenza di prove sperimentali in grado di andare a sostegno di una o dell altra tesi, di certo non semplifica la vita al consumatore, che appare disorientato e non in grado di compiere una scelta ponderata. 2

3 Riparazione Cerchi in Lega Obiettivi Per poter far chiarezza sull argomento, il CESTAR ha deciso di testare la sicurezza e la bontà delle riparazioni offerte sul mercato, mediante prove sperimentali. 3

4 Le Variabili in Gioco Il Danno da Investigare la prima variabile ovviamente è il danno da investigare. Per poter ottenere risultati in qualche modo confrontabili occorre quindi bloccare le prime due variabili: l entità del danno l ubicazione del danno La ricerca sarà condotta ragionando a parità di danno. Rim Flange Hump Spoke 4

5 Ipotesi di Partenza Per poter selezionare questi parametri correttamente, il CESTAR ha condotto un indagine intervistando alcuni riparatori sul mercato, con l intento di comprendere fin dove si potessero spingere con la riparazione e se vi fossero, secondo il loro parere, dei limiti legati alla sicurezza. I riparatori sono stati tutti concordi nell affermare che i presupposti per far si che un cerchio danneggiato, possa essere classificato come riparabile sono che: 1) La parte danneggiata sia confinata al bordo esterno o interno del cerchio. 2) Le razze non siano distorte e/o non in asse. 3) Il canale interno, presente sulla balconata (Hump), non sia stato deformato. 4) Non vi sono vincoli particolari legati alla composizione della leghe di alluminio di cui il cerchio è costituito. 5

6 Le Variabili in Gioco Il Cerchio da Testare Una volta identificato il tipo di danno, la seconda variabile da tenere in considerazione è il particolare da riparare, il cerchio stesso. In termini di: materiale e quindi il tipo di lega di alluminio di cui è composto; la geometria e quindi la dimensione e il numero delle razze. Non solo perché sono due caratteristiche che possono far variare la risposta meccanica del cerchio in fase di urto, ma soprattutto perché ne condizionano la riparazione. 6

7 Ipotesi di Partenza Con l intento di porsi in sicurezza nel valutare la bontà e l efficienza delle riparazioni offerte sul mercato, il CESTAR ha deciso di esaminare il worst case, si cercherà quindi di investigare una riparazione completa, che preveda quindi sia la sagomatura che la saldatura del bordo danneggiato. Per poter ottenere a seguito d impatto un danno classificabile come deformazione + crepa, il cerchio selezionato per i test deve necessariamente appartenere alla classe, poche razze larghe. Vettura: Ford Fiesta Casa Produttrice: Ronal Dimensioni Cerchio: 6Jx15 H2 ET47,5 Materiale: Lega di Alluminio-Silicio (AlSi11) Processo Produttivo: Fusione Numero Bulloni per il Fissaggio: 4 Numero Razze: 5 Dimensione Pneumatico: 195/50R15 Sulla base di queste informazioni tecniche, e osservando i dati di vendita in Italia e all estero, il CESTAR è riuscito ad identificare il modello di cerchio in lega adatto, sul quale condurre la ricerca. 7

8 Le Fasi della Riparazione - Filmato Il filmato della riparazione può essere visualizzato mediante il file allegato 8

9 I Test Impatto Pre e Post Riparazione Per poter valutare il comportamento del cerchio nel suo insieme e verificare se la riparazione ha comportato variazioni alle caratteristiche meccaniche del materiale di cui è composto: sarà condotto un test d impatto, nelle medesime condizioni, sia prima che dopo la riparazione. Sarà cosi possibile valutare se l entità e la conformazione del danno, presente sul cerchio originale, differisce da quella impressa sul cerchio riparato. Il test sarà condotto su due cerchi. 9

10 Le Prove Sperimentali Impatto Cerchio Originale N 9 10

11 Le Prove Sperimentali Impatto Cerchio Riparato N 9 11

12 Le Prove Sperimentali 14 provini ricavati da cerchi riparati e 16 provini di cerchi originali sono stati testati presso i laboratori dell Università di Genova. I provini sono stati assoggettati alle seguenti prove: Analisi del Materiale (RX); Durezza; Flessione Statica e Dinamica; Corrosione; Sabbiatura; 12

13 Analisi del Materiale Su quattro campioni (2 integri e 2 danneggiati) sono state condotte delle indagini radiografiche per l accertamento della presenza di eventuali difetti, sia nel materiale non danneggiato, sia nel materiale riparato. Riparato Originale Tubo Radiografico Dalle immagini radiografiche emerge che i cerchioni nuovi non presentano difetti, mentre in quelli riparati sono presenti sia porosità sia inclusioni di tungsteno provenienti dall'elettrodo TIG. 13

14 Analisi del Materiale Possibili inneschi di cricche, rappresentati da inclusioni di tungsteno provenienti dall'elettrodo TIG, visibili a seguito delle prove di flessione. 2A 3A 4A 2B 14

15 Durezza Lo scopo del test di durezza è valutare e quantificare le alterazioni termomeccaniche imposte dalla saldatura nella fase di riparazione. Parametri di Prova: Tipo di prova: Vickers con penetratore piramidale in diamante; Carico applicato: 200 g; Tempo di applicazione del carico: 20 secondi. Reparato Originale I campioni riparati presentano dei valori di durezza più elevati nella zona saldata, dato che sono stati utilizzati materiali d apporto dalla composizione chimica differente dal materiale base. 15

16 Flessione Statica e Dinamica Statica: Su 6 campioni (3 integri e 3 riparati) è stata condotta una prove di flessione a tre punti. La velocità di avanzamento del punzone è costante e pari a 2 mm/min. La prova è stata condotta sino a rottura del provino. Dinamica: Le prove sono state eseguite in controllo di carico, applicando cicli sinusoidali di tensione, con frequenza pari a 10 Hz; Per determinare il carico minimo è stato considerato carico agente sulle singole ruote, in condizioni statiche, dovuto al peso del veicolo, pari a N. Il valore massimo della sinusoide di sollecitazione è stato assunto come variabile, in modo da analizzare diversi livelli di carico massimo. 18, 24, 26 e 30KN. 16

17 Flessione Statica - Risultati Il carico necessario per portare a rottura i provini riparati è in linea con quello rilevato nei campioni di cerchio originale, 25-30KN. Le deformazioni presenti nei provini riparati sono più contenute rispetto all originale. Flessione statica - Confronto Forza [N] Corsa [mm] A Riparati 2A 3A OR4C Originali OR2A OR3A 17

18 Flessione Dinamica - Risultati Contrariamente a ciò che accade usualmente, per riuscire a portare a rottura i provini in un numero di cicli accettabile, è stato necessario sollecitare gli stessi in campo plastico. Dal grafico è possibile notare che con un carico di 18000N, sia il provino originale che quello riparato dopo un milione di cicli, non presentavano rotture. Dal confronto delle curve di probabilità si nota che i risultati sono molto simili: La differenza più marcata, la si riscontra verso i livelli di carico più elevati, in prossimità del carico di rottura(30.000n), ma è altamente improbabile che un cerchio nella vita quotidiana lavori ciclicamente sotto il suo carico di rottura

19 Corrosione Due campioni originali e 2 riparati sono stati esposti a nebbia salina secondo la normativa UNI EN ISO 9227 per un tempo pari a 384 ore in conformità a quanto richiesto dal Regolamento 124 della Comunità Europea. Sui campioni sono state praticate delle incisioni a croce prima dell esposizione. 19 Parametri di Prova: Soluzione Utilizzata: Cloruro di sodio al 5%; Temperatura di Prova: 35 C; Tempo di Esposizione: 384h (16giorni). È stata testata la resistenza alla corrosione della zona riparata del campione, quella di colore grigio.

20 Corrosione - Risultati I campioni riparati presentano dei rigonfiamenti della vernice in prossimità degli intagli già dal 9 giorno di esposizione, mentre i campioni con la vernice originale non hanno riportato corrosioni o distacco della vernice. Riparato n 6A Originale n OR1D Riparato n 7A Originale n OR2D 20

21 Sabbiatura Un campione riparato ed uno origianele sono stati sottoposti all abrasione da parte di un getto di microsfere di vetro per 30 minuti. Repaired 5 min. Original Parametri di Prova: Repaired Repaired 13 min. Tipo di Sabbia: Microsfere di vetro; Original 20 min. Original Pressione del getto: 2bar; Distanza del getto: 25cm; Angolo d impatto : 45 21

22 Prove di Omologazione Per poter rimuovere ogni dubbio, il CESTAR ha inviato presso i laboratori tedeschi del TUV, due cerchi in lega riparati, per sottoporli alle prove di omologazione e verificare se dal punto di vista normativo hanno le carte in regola per essere ancora commercializzati ed utilizzati. I test sono attualmente in svolgimento. Parametri di Prova: Standard: Test Rotolamento secondo regolamento ECE R124 Carico Max Ruota: 430kg; Carico di Prova: 430 x 2,5 = 1075kg; Pressione di Gonfiaggio: 4,5 bar; Durata: 2000 km; Velocità: 80km/h; 22

23 Prove di Omologazione Risultato Positivo per entrambe: 23 Al termine della prova non si rilevano rotture ne perdite di pressione del pneumatico.

24 Conclusioni In conclusione possiamo affermare che le riparazioni strutturali analizzate, non alterano le caratteristiche meccaniche del cerchio, nonostante la presenza nei provini testati di difetti di saldatura. I testi di fatica sono stati condotti adottando carichi molto elevati, caricando i provini in campo plastico e non in zona elastica come è consuetudine fare. Nei test condotti in laboratorio non sono emerse alterazioni tali da pregiudicare la sicurezza strutturale e la funzionalità del cerchio. Dal punto di vista cosmetico, la prova di corrosione mette in luce la minore protezione offerta dalla verniciatura realizzata in carrozzeria rispetto a quella di primo impianto. Occorre precisare che la prova è certamente molto gravosa e simula un ambiente molto aggressivo, difficilmente ripetibile nelle normali condizioni di utilizzo. La prova di sabbiatura dimostra che in caso di colpi di sasso, la reazione del film di vernice del cerchio riparato complessivamente non è inferiore a quella originale. il costo della riparazione investigata è di 80, mentre il costo minimo di un cerchio in lega è pari a