Che cos'è Fatica?
La prova di fatica è una prova in cui sollecitazioni ripetute inferiori alla resistenza statica vengono applicate a un provino mentre viene determinato il numero di cicli fino alla rottura. I risultati sono presentati come una curva del ciclo di stress (S-N).
Scopo di Fatica
Lo scopo è prevedere la durata delle parti che operano sotto carichi ripetuti e determinare il limite di resistenza alla fatica per la progettazione.
A quali prodotti si applica Fatica?
- Alberi, assali e componenti di trasmissione
- Molle e dispositivi di fissaggio
- Giunti strutturali saldati
- Componenti aerospaziali e automobilistici
- Recipienti a pressione e tubi
In quali settori si utilizza Fatica?
Norme relative a Fatica
- ISO 1099
- ISO 1143
- ASTM E466
- ASTM E606
- ISO12107
Condizioni di Fatica
- Tipo di caricamento
- Tensione-compressione assiale, flessione rotante o torsione
- Rapporto di stress
- R = σmin/σmax; definito nella specifica
- Frequenza
- Scelto in modo da evitare il riscaldamento; tipicamente 5–100 Hz
- Terminazione
- Frattura o raggiungimento del numero di cicli definito (es. 10⁷)
Apparecchiatura per Fatica
- Macchina per fatica servoidraulica o a risonanza
- Macchina per fatica a flessione rotante
- Contacicli e spegnimento automatico
- Monitoraggio della temperatura
Requisiti del campione per Fatica
- La superficie del provino deve essere lavorata secondo la rugosità definita nello standard
- La superficie deve essere priva di difetti se non sono previste tacche o discontinuità
- Per una curva SN sono necessari campioni a più livelli di sollecitazione
- Si consigliano almeno tre campioni per livello
Durata di Fatica
Questo è un test di lunga durata. Un test di 10⁷ cicli può richiedere da diversi giorni a diverse settimane, a seconda della frequenza.
Procedura di Fatica
- 1I campioni vengono lavorati e le loro dimensioni vengono misurate.
- 2Vengono determinati i livelli di stress e il rapporto di stress.
- 3Il campione è montato assialmente nella macchina.
- 4Il caricamento ripetuto viene avviato alla frequenza definita.
- 5Il carico continua a fratturarsi o al ciclo di terminazione.
- 6Viene registrato il numero di cicli per ciascun livello e viene tracciata la curva S-N.
Criteri di accettazione di Fatica
Il criterio di accettazione è indicato nelle specifiche come un numero minimo di cicli a un livello di sollecitazione specificato o una resistenza alla fatica minima.
Valutazione dei risultati
La curva S-N e la dispersione vengono valutate insieme. La frattura in corrispondenza dell'impugnatura o in corrispondenza di una discontinuità può invalidare il risultato; la superficie della frattura viene esaminata per determinare il punto di inizio.
Rapporto di Fatica
- Norma applicata e tipo di caricamento
- Livelli di stress e rapporto di stress
- Frequenza e condizioni ambientali
- Numero di cicli per ciascun campione
- Curva S-N e valutazione della superficie di frattura
Accreditamento
EUROLAB detiene un accreditamento riconosciuto a livello internazionale ottenuto da organismi di accreditamento parte degli accordi di riconoscimento multilaterale IAF e ILAC, secondo ISO / IEC 17025 per prove di laboratorio, ISO / IEC 17020 per ispezione e sorveglianza e ISO / IEC 17021-1 e ISO / IEC 17065 per certificazione di sistema e prodotto. Questa catena garantisce che i rapporti e i certificati emessi siano accettati in tutto il mondo.
Se questo test può essere offerto nell'ambito accreditato dipende dal prodotto e dallo standard applicato; poiché l'accreditamento è basato sul metodo, l'ambito viene confermato per iscritto in fase di offerta.
Ambito e autorizzazioniRegolamenti correlati
- Specifiche dei componenti aerospaziali e automobilistici
- Standard di progettazione dei recipienti a pressione
Prove su metalli e metallurgia — Cosa copre questo ambito di prova?
La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Fatica; le condizioni e i criteri di accettazione di questa prova specifica sono riportati nelle sezioni precedenti. L'ambito specifico del vostro prodotto viene confermato per iscritto in fase di offerta.
Le prove metalliche e metallurgiche determinano il carico che un metallo o un giunto saldato può sopportare, il suo modo di rottura e la sua struttura interna. Il risultato di questa famiglia riguarda spesso non il prodotto in sé ma l'identità del MATERIALE: l'acciaio è davvero della classe dichiarata, il cordone di saldatura fornisce la resistenza prevista dal progetto, il getto contiene un difetto interno inaccettabile?
L'importanza pratica dell'ambito deriva dal fatto che un componente metallico raramente cede in modo graduale. Un componente in plastica si deforma, invecchia, si fessura e di solito dà un preavviso. Un cordone di saldatura o un elemento di fissaggio, invece, spesso si rompe senza preavviso, soprattutto in caso di fatica e frattura fragile. Per questo, in ambiti come apparecchi a pressione, apparecchi di sollevamento, acciaio strutturale e condotte, la prova dei materiali è un obbligo NORMATIVO e non progettuale.
La famiglia riunisce tre gruppi di metodi, ciascuno dei quali risponde a una domanda diversa. Le prove meccaniche quantificano il comportamento del materiale sotto carico. L'esame non distruttivo cerca difetti senza danneggiare il pezzo. La metallografia e l'analisi chimica spiegano perché il materiale si comporta in quel modo — tramite struttura del grano, distribuzione delle fasi, contenuto di inclusioni e composizione della lega.
Il criterio di accettazione di queste prove quasi mai deriva dalla norma di prova, ed è questa la chiave per comprendere l'ambito. La norma di prova indica come effettuare la misura; i valori accettabili derivano dalla norma di prodotto, dalla classe del materiale o dal codice di fabbricazione. La ISO 6892-1 indica come eseguire una prova di trazione; la EN 10025 indica quale carico di snervamento deve fornire quell'acciaio. Nel leggere un rapporto, è essenziale sapere rispetto a quale norma di prodotto è stato valutato.
Il campionamento è parte inseparabile del risultato in questo ambito. Due provini prelevati dalla stessa colata possono dare valori diversi a seconda della direzione e della posizione di prelievo; nei prodotti laminati, i provini paralleli e perpendicolari alla direzione di laminazione producono risultati diversi. Le norme di prodotto disciplinano quindi anche la posizione e l'orientamento del campionamento, e il rapporto deve documentarlo.
Gruppi di metodi in questo ambito
Prove meccaniche
Trazione, compressione, flessione, impatto su intaglio (Charpy), durezza (Brinell, Vickers, Rockwell), fatica, scorrimento viscoso e tenacità a frattura. Forniscono il comportamento del materiale sotto carico in forma numerica.
Esame non distruttivo
Radiografia, esame a ultrasuoni, liquidi penetranti, particelle magnetiche ed esame visivo. Cerca difetti superficiali e interni senza danneggiare il pezzo ed è un passaggio indispensabile nella fabbricazione saldata.
Metallografia
Preparazione del provino, attacco chimico ed esame microscopico. Si valutano dimensione del grano, distribuzione delle fasi, contenuto di inclusioni, profondità di cementazione e zona termicamente alterata della saldatura.
Analisi chimica
La composizione della lega è verificata mediante spettrometria a emissione ottica e chimica umida; la conferma della classe del materiale passa da questa fase.
Comportamento a corrosione
Prove in nebbia salina, di corrosione per vaiolatura e interstiziale, e di corrosione intergranulare. Negli acciai inossidabili possono indicare la qualità del trattamento termico.
Confusioni frequenti in questo ambito
- Un certificato materiale (come EN 10204 3.1) non è un rapporto di prova; è la dichiarazione del produttore. Nelle applicazioni critiche si esegue una verifica indipendente, e le due cose non vanno confuse.
- Le prove di trazione ASTM e ISO misurano le stesse grandezze ma usano geometrie di provino diverse; i risultati non sono considerati direttamente equivalenti, e si applica quanto richiesto dalla specifica.
- Le tabelle di conversione tra durezza e resistenza sono APPROSSIMATIVE. Calcolare il carico di snervamento dalla durezza non è una prova sufficiente per l'accettazione del materiale.
- Nell'esame non distruttivo, "nessun difetto rilevato" non significa che non ci siano difetti; possono essere presenti difetti al di sotto del limite di rilevazione del metodo. Il rapporto deve indicare il metodo applicato e il livello di sensibilità.
- Il superamento di un cordone di saldatura non dimostra che il saldatore o la procedura siano qualificati; sono processi distinti.
Quali decisioni supportano questi risultati
- Verifica del certificato materiale e accettazione del materiale in ingresso
- Approvazione della fabbricazione saldata; qualificazione del saldatore e della procedura
- Controllo di fabbricazione di apparecchi a pressione e componenti strutturali
- Analisi dei guasti e determinazione della causa radice dei danni sul campo
- Verifica dei processi di trattamento termico e superficiale
Test correlati
Domande frequenti su Fatica
Quanto dura la prova di fatica?
Dipende dal numero target di cicli e dalla frequenza. I test ad alto ciclo (10⁷) possono richiedere settimane; la tempistica viene quindi chiarita in fase di preventivo.