Società: Generalicar Paese: ITALIA Riparabilità Steli forcella di motocicli RCAR 2015 Stratford-upon-Avon 20-25 Settembre 2015
Danneggiamento degli steli forcella 1 Durante un urto con energia di impatto relativamente bassa, lo stelo forcella di un motociclo può piegarsi leggermente. In questi casi, il riparatore si trova di fronte a tre possibilità: 1. Sostituire lo stelo danneggiato con un ricambio originale (consigliato dalle Case Costruttrici) 2. Sostituire lo stelo danneggiato con un ricambio alternativo (non di primo equipaggiamento) 3. Riparare (raddrizzando) lo stelo. IMPORTO
Soglia di riparabilità 2 Per definire quali tipologie di piega possano essere riparate, abbiamo chiesto ad uno specialista di raddrizzare 15 steli danneggiatisi in occasione di sinistri stradali. Solo 7 steli sono stati considerati riparabili, tramite l utilizzo di una pressa idraulica specifica. Gli specialisti sostengono che uno stelo riparabile deve seguire una curvatura continua, priva di pieghe nette o grinze. Pertanto, a loro parere, lo stelo non dovrebbe essere raddrizzato in presenza di: Rotture o tagli Vistose ammaccature Deformazioni (anche ridotte) o incisioni lungo la superficie di azione del paraolio
Danneggiamento tipo: forcella tradizionale VS upside down («steli rovesciati») 3 Il punto tipico di danneggiamento degli steli forcella dipende dalla tipologia di impianto: Forcella a steli rovesciati: zona interessata Forcella tradizionale: zona interessata
Riparazione steli forcella Obiettivi della ricerca 4 GeneraliCar ha svolto uno studio comparativo con i seguenti scopi: 1. Valutare le differenze riscontrate tra uno stelo originale sostituito, un ricambio non di primo equipaggiamento* ed uno stelo riparato in termini di resistenza alla flessione resistono nello stesso modo in caso di un impatto? F P F N 2. Valutare le differenze riscontrate tra uno stelo originale sostituito ed un ricambio equivalente* in termini di caratteristiche dei materiali e proprietà superficiali quale possiede le migliori proprietà? *I ricambi equivalenti oggetto di indagine sono realizzati da un azienda italiana.
Riparazione steli forcella Test comparativi 5 Per valutare le differenze tra uno stelo originale, un ricambio non di primo equipaggiamento ed uno stelo riparato in termini di resistenza alla piegatura, abbiamo svolto: Analisi di rettilineità Prova di flessione Per valutare le differenze riscontrate tra uno stelo originale ed un ricambio alternativo in termini di caratteristiche dei materiali e proprietà superficiali, abbiamo svolto: Analisi del materiale costituente Test di durezza Analisi della rugosità superficiale Prova di sabbiatura Test di corrosione Queste analisi sono state sviluppate in collaborazione con l Università degli studi di Genova.
Analisi di rettilineità 6 La prima analisi riguarda la verifica della rettilineità degli steli danneggiati (prima e dopo la riparazione) e dei ricambi nuovi (originale ed alternativo). Abbiamo adottato varie procedure per valutare la qualità delle riparazioni ed effettuare una comparazione con i ricambi nuovi. Utilizzando un comparatore per misurare l eccentricità degli steli, tutti quelli danneggiati superavano il limite di tolleranza di 0.2 mm. In seguito alla riparazione, l eccentricità è calata di percentuali comprese tra 40 e 98%; tuttavia, gli steli maggiormente deformati durante i sinistri conservavano una eccentricità superiore alla soglia di 0.2 mm. Al contrario, i ricambi nuovi sia originale che alternativo mostravano una eccentricità prossima allo zero.
Prova di flessione Setup 7 Il test di flessione ha messo a confronto lo stelo originale, il ricambio equivalente e lo stelo riparato. Le prove sono state replicate 7 volte, con steli di forcelle tradizionali e rovesciate e di diverse Case Costruttrici. Il test è stato svolto con l ausilio di: 1. Una pressa servoidraulica per applicare il carico 1. 2. Un collare rigido come punto di applicazione del carico 3. Un supporto specifico per bloccare il campione durante lo svolgimento della prova. Settaggio per forcelle a steli rovasciati: Vincolo rigido in corrispondenza del paraolio 2. Carico applicato sul collare rigido in corrispondenza del piedino inferiore della forcella 3. Settaggio per forcelle tradizionali: Vincolo rigido in corrispondenza della piastra di sterzo Carico applicato in corrispondenza del paraolio.
Prova di flessione Risultati 8 Il raffronto tra ricambio originale, alternativo e stelo riparato in termini di comportamento durante la prova di flessione non ha messo in luce differenze evidenti, come si può riscontrare dai due esempi riportati (anche nei restanti diagrammi le differenze tra le curve sono paragonabili o inferiori). Il carico massimo dei test è variabile tra 23 kn e 33 kn. Confronto prova di flessione (Honda 600 RR) Confronto prova di flessione (Honda Hornet 600)
Analisi dei materiali e test superficiali 9 Le analisi sul materiale degli steli e sullo strato superficiale sono state svolte confrontando ricambi i originali con quelli non di primo equipaggiamento. Le prove sono state ripetute per 5 coppie di steli (originale-alternativo), scegliendo modelli con differenti trattamenti superficiali (Cromatura, TIN e DLC). Analisi dei materiali Analisi della rugosità Prova di sabbiatura superficiale Prova di durezza Test di corrosione
ORIGINALE Analisi della tipologia e spessore dei materiali 10 Analisi dei materiali: Sia gli steli di primo impianto che quelli alternativi sono realizzati con acciai legati; non sono state riscontrate differenze significative sulla composizione. La principale differenza tra i due steli riguarda gli strati del rivestimento superficiale. Zoom 400X Strato superficiale esterno (cromo o altro trattamento specifico) Strato superficiale interno (nickel) Stelo interno (acciaio legato) Zoom 400X ALTERNATIVO Spessore medio steli primo impianto: Stelo interno: 2 mm Strato superficiale interno: 11 µm Strati sup. interno+ esterno: 29 µm Average thickness of the alternatives: Stelo interno: 1,96 mm Strato sup. esterno: 18 µm
Prova di durezza 11 Scopo della prova di durezza è valutare le differenze tra steli di primo impianto e ricambi alternativi, nonchè comprendere le differenze tra i vari trattamenti superficiali. Parametri di prova: Tipo di prova: Vickers, con incisore piramidale in diamante; Setup: il carico è applicato su ciascuno strato della sezione dello stelo; Carico applicato: 50 g; Tempo di applicazione del carico: 15 secondi. Risultati: In merito alla durezza degli strati superficiali esterni, non si sono registrate differenze di rilevo nè tra ricambi originali ed alternativi, nè tra i vari trattamenti. Sugli steli di primo impianto, il valore di durezza dello strato superficiale in nickel è mediamente la metà di quello esterno.
ORIGINALE Analisi della rugosità superficiale 12 Per entrambe le tipologie di steli forcella, i valori di rugosità sono bassi: Media aritemetica della rugosità, R a : 0,04 0,09 µm Scarto quadratico medio, R q : 0,05 0,13 µm Per quel che riguarda gli steli con 0.759 µm Alpha = 45 Beta = 30 0.749 mm 0.75 mm µm 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 trattamento al TIN, in un solo caso il ricambio non originale ha evidenziato alcuni picchi di rugosità superiori a quello di primo impianto (anche macroscopicamente è evidente la differenza di lucentezza).
Prova di sabbiatura 13 Parametri di sabbiatura: Tipo di Sabbia: corindone Pressione del getto: 3 bar Distanza del getto: 25 cm Angolatura: 45 La maggioranza degli steli (originalialternativi) si sono comportati in maniera analoga durante il test di sabbiatura. Si sono riscontrate alcune differenze in merito agli steli con trattamento superficiale dorato al TIN: dopo alcuni secondi di sabbiatura, il ricambio non originale appare maggiormente abraso. DOPO 5 SECONDI DI SABBIATURA Originale Alternativo DOPO 10 SECONDI DI SABBIATURA Originale Alternativo
Test di corrosione - Setup 14 I 10 campioni (5 originali e 5 non) sono stati esposti a nebbia salina secondo le normative della normativa UNI EN ISO 9227. Per ciascuno stelo era predisposta una zona abrasa, in modo da poterne valutare anche il comportamento in corrispondenza di parti usurate. Parametri di prova: Soluzione impiegata: Cloruro di Sodio al 5%; Temperatura di prova: 35 C; Tempo di esposizione: 768 h (32 gg).
Originale Alternativo Originali Alternativi Test di corrosione - Risultati Durante la prova, i ricambi non originali hanno mostrato tracce di corrosione prima di quelli di primo impianto. Ciò è dovuto alla differente composizione degli strati di materiale: gli steli originali possiedono uno strato in nickel al di sotto del trattamento superficiale esterno, che contribuisce ad isolare l acciaio sottostante. Sulle forcelle a steli rovesciati, la zona di fissaggio del piedino è particolarmente sensibile alla corrosione: in caso di disassemblaggio, il riparatore deve assicurarsi che la parte inferiore dello stelo venga correttamente isolata dagli agenti corrosivi. Campioni al termine della prova Raffronto di due steli cromati dopo 96h di test 15
Risultati delle prove 16 Di seguito riportiamo i risultati delle prove che sono state svolte: Test Stelo riparato Ricambio originale Ricambio alternativo Note Analisi di rettilineità Su steli particolarmente deformati parte dell eccentricità è rimasta anche in seguito alla riparazione Prova di flessione Prova di durezza / Analisi della rugosità / La rugosità di uno stelo alternativo è leggermente superiore all originale Prova di sabbiatura / Un ricambio alternativo è risultato leggermente più abraso Test di corrosione / Gli steli non originali mostrano tracce di corrosione prima degli altri Costi 35 per ogni riparazione* da160 a 470 ** 30%-60% meno dell originale * Il costo considera unicamente l operazione di raddrizzatura, senza smontaggio/rimontaggio ** Il range di costo prende in considerazione i campioni usati per questi test Le differenze di prezzo tra ricambio originale ed equivalente sono riconducibili anche al piedino (fornito solo con il ricambio originale)
Conclusioni 17 Lo scopo di questo studio comparativo è stato quello di valuare: L affidabilità, in termini di resistenza a flessione, di steli forcella raddrizzati a seguito di urto, confrontandoli con i ricambi originali ed alternativi; Le differenze tra steli di primo impianto e ricambi alternativi per quanto riguarda proprietà dei materiali e trattamenti superficiali. Il confronto con i riparatori e le verifiche di rettilineità hanno evidenziato che solo alcune tipologie di danni possono essere riparate. Se lo stelo piegato mostra un profilo di curvatura continuo, con valori di eccentricità non elevati ed è privo di pieghe accentuate, allora può essere raddrizzato e fornire buone performance durante la prova di flessione. In merito ai ricambi originali ed alternativi, sono emersi risultati paragonabili durante l analisi di rettilineità, nella prova di flessione ed in quella di durezza; anche gli esiti dei test di rugosità e di sabbiatura sono similari: si può affermare che gli steli forcella alternativi offrono un livello di affidabilità equiparabile a quelli di primo impianto. La differenza principale tra le due tipologie di stelo riguarda la prova di corrosione, in cui i ricambi non originali hanno dato i peggiori risultati. Questo è probabilmente dovuto alla mancanza dello strato intermedio di nickel, che è presente solo sugli steli originali. Se una moto, equipaggiata con gli steli forcella non originali che abbiamo testato, è esposta per molto tempo ad un ambiente corrosivo (ad esempio parcheggiandola a lungo in zone di mare), c è il rischio che gli steli vadano incontro a fenomeni corrosivi.
Grazie per l attenzione