L'usura

• Alterazione delle dimensioni degli organi accoppiati

• Aumento dei giochi

• Aumento delle vibrazioni

• Aumento della fatica

• Aumento della rumorosità

• Rottura

• Perdita di funzionali

Non si può eliminare l’usura, ma si può ridurre in base alla scelta corretta dei materiali, progettazione accurata, lavorazioni particolari e una corretta lubrificazione.

• Usura adesiva e abrasiva. Le superfici a contatto di due organi non avvengono in modo omogeneo, ma a causa delle diverse rugosità superficiali, avviene soltanto nelle creste del profilo reale.

Questo può portare, a causa delle piccolissime aree di contatto, a generazione di pressioni tali da deformare plasticamente il pezzo, con possibili micro saldature a freddo.

Questo può generare frammenti di materiale incrudito (usura per adesione), con conseguente usura per abrasione, poiché i frammenti, durante il moto relativo, agendo da taglienti che asportano ulteriore materiale.

Il materiale tagliente può essere presente per residui di lavorazioni (Casuale), per utilizzo di oli scadenti (Funzionale) e per l’interazione con l’ambiente (Naturale). Si può diminuire con l’uso di adeguati lubrificanti, ma non eliminare

• Usura per corrosione. L’usura per corrosione avviene quando il moto relativo tra due organi rimuove la protezione superficiale dei pezzi, riducendo sensibilmente la resistenza a corrosione.

Si può ridurre notevolmente

• Usura per erosione. Usura causata dal moto relativo con un fluido contenente materiale abrasivo

• Usura per fatica

Possiamo classificare l’usura come varia nel tempo

• Usura costante: Danno proporzionale al tempo

• Usura Smorzata: Danno tende a diminuire nel tempo

• Usura auto esaltata: Danno tende ad aumentare nel tempo

• Usura pendolare: Danno varia ciclicamente nel tempo

Possiamo classificare l’usura in base al danno:

• Trascurabile: Carichi e danni trascurabili

• Normale: Usura è come quella prevista nel progetto

• Leggera: Usura poco al di sopra di quella prevista

• Severa: Usura superiore a quanto prevista

Le prove per misurare l’usura vengono eseguite con il Tribometro, che danno un’indicazione generale sul materiale da usare, ma non danno una previsione reale dell’usura.

• Tribometro pin on disk (perno su disco): Determina il grado di usura per strisciamento di rivestimenti e trattamenti superficiali.

Un disco (materiale interessato) viene fatto ruotare, mentre un perno con un tot. carico striscia il disco.

L’usura viene misurata con un profilometro, o con una variazione di peso o di volume per unità di distanza di strisciamento e unità di carico normale [mm3/N/m].

Esistono anche i metodi Ball on disk e Block on ring

• Tribometro disk on disk: due dischi rotanti premuti l’uno contro l’altro lungo una direttrice, con o senza lubrificazione.

• Durezza superficiale. Una superficie dura migliora la resistenza all’usura, dunque esistono diversi trattamenti superficiali dove alterano lo strato superficiale (trattamenti termici, meccanici, termochimici), oppure viene applicato un rivestimento.

Possiamo trovare diversi tipi di rivestimento:

• Rivestimento in fase gassosa: consiste nella deposizione di sostanze solide sul materiale da una fase gassosa, con risultato un notevole indurimento superficiale del pezzo complessivo.

  • Trattamento CVD: Applicazione di uno strado di 4-6 um in carburo di titanio, nitruro di titanio o in ossido di alluminio.

Il materiale viene vaporizzato e applicato con un gas vettore, all’interno di un forno riscaldato.

• Trattamento PVD: All’interno di una camera a vuoto, si innesca una scarica tra catodo e il pezzo da trattare.

Il gas di processo entra nella camera e si ionizza insieme al pezzo, così facendo il gas e il metallo reagiscono formando un composto che si condensa nel pezzo da trattare.

• Placcatura: Sovrapposizione e unione di un materiale di base con uno di riporto, per migliorare resistenza ad usura e corrosione, oltre che ad avere anche una funzione estetica.

Può essere eseguita a caldo o a freddo

• Metodi a spruzzo: Il materiale viene riscaldato a temperatura prossima alla fusione, dove viene spruzzato sotto forma di gocce semi fuse contro la superficie del pezzo da trattare

Possono essere spruzzati metalli, ceramiche e polimeri, di diverso spessore

Il pezzo non raggiunge mai i 200°c, quindi non si subiscono distorsioni, questo è un grande vantaggio. Esistono diversi processi:

• Fiamma - spray

• Arco - spray

• Plasma - spray

• Processo HVOF

• Rugosità. La rugosità incide molto sulla resistenza ad usura, ma non sempre una bassa rugosità è favorevole, poichè le irregolarità possono trattenere il lubrificante, migliorando le condizioni tribologiche.