Issue 2

M. Guagliano, Frattura ed Integrità Strutturale, 2 (2007) 25-35 29 La curva ciclica, descritta con l’equazione di Ramberg- Osgood è risultata la seguente: (7) con E=210.000MPa, K’=1114.3, n=0.124. Lo snervamento ciclico è pari a σ ’ ys = 513 MPa. In Fig. 7 sono mostrate la curva monotona e la curva ciclica rica- vate dalle prove eseguite. Sono state eseguite anche prove di propagazione di cric- che per fatica, in accordo con quanto previsto dalla nor- ma E647-05. Provini “disk compact tension”(DCT) sono stati tagliati da una barra (W=50.8mm, B=12.7mm, a 0 =13.2mm, h=3mm, in accordo con la nomenclatura del- la norma). La lunghezza della cricca è stata monitorizzata con un “clip-gage”che misura l’effettiva deformabilità del provino. Il provino è stato precriccato fino a raggiungere una lunghezza complessiva della cricca pari a 16.5 mm. Dopodichè le prove sono state eseguite mantenendo Δ K costante. Tre sono i valori di Δ K impostati (13MPam 1/2 , 22MPam 1/2 , 30 MPam 1/2 ) con lo scopo di evidenziare e- ventuali differenze nelle frattografie XRD e di confronta- re i risultati con quelli dell’albero a gomiti, provato con cicli di sforzo ad ampiezza costante e, quindi, con Δ K crescente. I rapporti di ciclo considerati sono R=0.1 e R=0.35. In Fig. 8 s ono illustrate le superficie di frattura di due provini: si nota la differente rugosità superficiale. 3.2 Misure diffrattometriche sui provini DCT Le misure diffrattometriche sulle superfici di frattura dei provini DCT sono state eseguite con un diffrattometro StressTech XStress 3000 (radiazione Cr α , area irradiata 3mm 2 , metodo del sen 2 Ψ , 11 differenti valori di Ψ equi- spaziati in termini di sen 2 Ψ ). Le misure sono state seguite lungo 3 direzioni in modo da calcolare le direzioni e gli sforzi principali e verificare la loro corrispondenza con la direzione di propagazione e quella a quest’ultima perpen- dicolare. Le misure sono state eseguite seguendo le raccomanda- zioni NPL [23]. Le misure in profondità sono state ese- guite asportando per via elettrochimica il materiale super- ficiale. In Fig. 9 è mostrato l’andamento degli sforzi misurato sui diversi provini DCT: si nota che l’andamento è quello at- teso, gli sforzi residui sono sempre di trazione. Per R=0.1 e Δ K=13MPam 1/2 R=0.1 e Δ K=30MPam 1/2 gli sforzi re- sidui decrescono fino ad annullarsi, ad una profondità di 015mm e 0.22 mm rispettivamente. In Fig. 10 è mostrato l’andamento del FWHM in profon- dità: per R=0.1 e Δ K=13MPam 1/2 si ha un massimo sub- superficiale, mentre in tutti gli altri casi l’andamento è decrescente-crescente-decrescente, con un minimo ed un massimo più profondo. E’ interessante confrontare i dati ottenuti per R=0.1 e Δ K=13MPam 1/2 con quelli relativi a R=0.35 e Δ K=13MPam 1/2 : nel secondo caso il più eleva- to valore massimo del fattore di intensificazione degli sforzi causa un incremento del raggio di plasticità ciclica e una zona plastica più profonda. Ciò differisce dalle os- servazioni riportate in bibliografia [12], in cui l’andamento decrescente-crescente e decrescente è legato unicamente a Δ K e non a R. I n Tab. 1 sono riassunti i risultati ottenuti dalle misure. Da questi, applicando la (5) s i è calcolato il valore di α c he d ipende solo dal materiale, come valor medio tra i valori sperimentali. Il valore risultante è stato 0.157, e ta- le valore è stato adottato per l’analisi dell’albero a gomi- ti. 3.3 Frattografia XRD dell’albero a gomiti Dopo aver terminato la caratterizzazione del materiale si è analizzata la sezione di rottura dell’albero a gomiti, ve- di Fig. 6: si nota il punto di innesco della cricca di fatica, n tot E K ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Δ + Δ Δ = ' σ σ ε (a) (b) Figura 7. Curve ciclica e curva monotona ricavate dalle prove: si nota chiaramente l’addolcimento ciclico. Figura 8. Superfici di frattura di provini DCT provati in differenti condizioni: (a) Δ K=13.5 MPam 1/2 R=0.1, (b) Δ K=30.0 MPam 1/2 R=0.1.