Introduzione

1. Meccanismo di guasto da stanchezza degli ingranaggi

1.1 Caratteristiche di base del guasto da stanchezza degli ingranaggi

• Azione di carico ciclico: causata dall'alternanza di sollecitazioni di contatto e di flessione.
• Iniziazione e propagazione della crepa: in genere subisce tre fasi: inizio della crepa, propagazione stabile e frattura rapida.
• Effetto di concentrazione dello stress: è probabile che si verifichi stanchezza nella curva di transizione della radice dei denti e nei difetti superficiali.

1.2 Principali modalità di fallimento da stanchezza

(1) Fatica a contatto con la superficie dei denti (pitture)

• Meccanismo microscopico: le crepe iniziate dalla massima tensione di taglio nel sottosuolo → si propagano verso la superficie → lo spalling del materiale.
• Manifestazioni:
  • Fossate iniziali: fosse isolate di diametro < 1 mm.
  • Scavo esteso: scavi collegati che formano aree di spazzatura.
  • Pitting macroscopico: spalling di grande area con profondità > 0,2 mm.

(2) Stanchezza da piegatura della radice dentale

• Processo di frattura: le crepe iniziano sul lato dello stress di trazione della radice del dente → si propagano sul lato dello stress di compressione → rottura del dente.
• Caratteristiche tipiche:
  • Morfologia della frattura simile a una conchiglia.
  • Strie di stanchezza visibili.
  • Zona di frattura finale a grassi.

(3) Triturazione superficiale (deformazione plastica)

• Condizioni di comparsa: sollecitazioni di contatto estremamente elevate che superano il limite di resa del materiale.
• Scenari comuni:
  • Ingranaggi di superficie dei denti morbidi.
  • Condizioni di lavoro a carico di impatto.
  • Trattamento termico improprio.

2Teorie di progettazione della resistenza all'affaticamento degli ingranaggi

2.1 Quadro teorico di base

• Metodo di resistenza allo stress (curva SN): adatto a cicli di fatica elevati (> 104 cicli).
• Metodo della durata della deformazione (curva ε-N): adatto per la fatica a basso ciclo (< 104 cicli).
• Metodo di meccanica delle fratture: previsione basata sul tasso di crescita delle fessure da/dN.

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