Schema Memoria XXXIX Convegno Nazionale AIAS - Ingegneria ...

XXXIX CONVEGNO NAZIONALE – MARATEA, SETTEMBRE 2010quantificare la caratteristica di carico e quindi permette il confronto con una condizione disollecitazione simile. È quindi possibile determinare dei valori ammissibili con cui confrontare ilparametro di danneggiamento trovato in sede di progetto. Per determinare gli ammissibili è necessarioeffettuare delle prove opportune, ad esempio mediante banco a dischi, in modo da mettere in evidenzaun meccanismo piuttosto che un altro e trovare la condizione limite di carico (con l’inevitabilesignificato statistico) oltre alla quale si ottiene danneggiamento.2. MECCANISMI DELLA FATICA DI CONTATTOIl meccanismo di “case crushing” consiste nella delaminazione dello strato superficialeintenzionalmente indurito mediante cementazione o tempra superficiale. L’interfaccia fra parteindurita e zona bulk più tenace, rappresenta un naturale piano di innesco che evolve in delaminazionecon distacco di scaglie, dell’ordine del millimetro, di materiale superficiale. L’interfaccia fra zonaindurita e bulk è più correttamente una zona di transizione avente durezza e anche tensioni residuevariabili, piuttosto che un piano. Questo tipo di danneggiamento si manifesta tipicamente quando laprofondità di indurimento non è sufficiente a coprire la zona interessata dalle elevate tensioni dicontatto e quindi può essere evitato controllando i parametri tecnologici che determinano la profonditàdello strato indurito.Il meccanismo di Spalling consiste nella formazione dei classici “pit” (ovvero piccoli crateri) conorigine sub-superficiale. La nucleazione di fessure sotto-superficiali è dovuta alla elevata tensionetangenziale ciclica, che raggiunge il massimo ad una certa profondità sotto la superficie. La fessurasub-superficiale tipicamente si manifesta in corrispondenza di porosità o altri difetti di morfologiapuntiforme (come inclusioni non metalliche) che inevitabilmente si trovano dispersi nella matricedell’acciaio, per quanto sia ben nota l’importanza di produrre acciai il più possibili privi di tali difetti.La formazione di un difetto di tale tipo è definita come “butterfly” [2], Fig.1, e la distribuzione dibutterfly è appunto correlata con la distribuzione secondo la profondità del taglio ciclico [3].Porosity or fragile inclusionInitiatedcrackFigura 1: Nucleazione “butterfly” sub-superficiale che porta al manifestarsi di Spalling.Dopo l’innesco (o “iniziazione”, o “nucleazione”), la fessura sub-superficiale non sempre manifestaun’evidente propagazione stabile per fatica, anche se ipotizzata da molti ricercatori, soprattutto inpassato: Fleming and Suh [4], Keer e Bryant [5], O’regan et al. [6], Kaneta [7] et al., Blake e Cheng[8], e recentemente da Choi e Liu [9, 10, 11], Glodež et al. [12, 13] e Fajdiga et al. [14]. Essendo ilcontatto per sua natura causa di tensioni unicamente di compressione, la propagazione di una fessurasub-superficiale dovrebbe essere, necessariamente, di modo II. Tuttavia, il modo II è fortementeimpedito dalle irregolarità del profilo stesso delle facce della fessura, soprattutto quando la fessuraraggiunge una certa dimensione, che generano un naturale ostacolo alla deformazione della fessurasecondo il modo II. La non possibilità di propagare per modo II non deve essere confusa con lanucleazione causata da taglio ciclico che invece è l’unica spiegazione possibile, sia per meccanismisub-superficiali, sia per meccanismi superficiali (come mostrato in seguito). Una spiegazione piùaccettabile della successiva propagazione sub-superficiale è la multipla fatturazione e la coalescenza(link-up) di più fessure vicine, come ipotizzato da Raje et al. [15, 16], Fig.2. Alternativamente, la