Fatica e frattura per fatica di componenti metallici

2022-08-09

La frattura per fatica è una delle principali forme di frattura dei componenti metallici. Dalla pubblicazione del classico lavoro sulla fatica di Wöhler, le proprietà di fatica di diversi materiali quando testati sotto vari carichi e condizioni ambientali sono state completamente studiate. Sebbene i problemi di fatica siano stati notati dalla maggior parte degli ingegneri e progettisti e sia stata accumulata una grande quantità di dati sperimentali, ci sono ancora molte apparecchiature e macchine che soffrono di fratture da fatica.
Esistono molte forme di rottura per fatica delle parti meccaniche:
*A seconda delle diverse forme di carico alternato si può suddividere in: fatica da tensione e compressione, fatica da flessione, fatica torsionale, fatica da contatto, fatica da vibrazione, ecc.;
*In base all'entità dei cicli totali di frattura per fatica (Nf), può essere suddiviso in: fatica ad alto numero di cicli (Nf>10⁵) e fatica a basso numero di cicli (Nf<10⁴);
*A seconda della temperatura e delle condizioni medie delle parti in servizio, può essere suddivisa in: fatica meccanica (temperatura normale, fatica nell'aria), fatica ad alta temperatura, fatica a bassa temperatura, fatica da freddo e caldo e fatica da corrosione.
Ma ci sono solo due forme fondamentali, vale a dire la fatica di taglio causata dallo stress di taglio e la normale fatica da frattura causata dallo stress normale. Altre forme di frattura per fatica sono la combinazione di queste due forme base in condizioni diverse.
Le fratture di molte parti dell'albero sono per lo più fratture da fatica da flessione rotazionale. Durante la frattura per fatica da flessione rotazionale, l'area della fonte di fatica generalmente appare sulla superficie, ma non esiste una posizione fissa e il numero di fonti di fatica può essere uno o più. Le posizioni relative della zona fonte di fatica e dell'ultima zona di frattura sono generalmente sempre invertite di un angolo rispetto alla direzione di rotazione dell'albero. Da ciò si può dedurre il senso di rotazione dell'albero dalla posizione relativa della zona sorgente di fatica e dell'ultima zona di frattura.
Quando c'è una grande concentrazione di sollecitazioni sulla superficie dell'albero, possono apparire più regioni fonte di fatica. A questo punto l'ultima zona di frattura si sposterà all'interno del pozzo.