Quando il metallo cede: caso studio di un ingranaggio automobilistico

Nell’ambito della meccanica automobilistica, la rottura di un componente può avere conseguenze gravi, sia in termini di sicurezza che di costi operativi. La rottura di un ingranaggio, in particolare, è un evento che merita un’analisi approfondita per comprendere le cause e mitigare il rischio di guasti futuri. Un recente caso studio, presentato da S.M.T. srl, offre un’illuminante esplorazione di queste dinamiche.

Contesto e analisi iniziale

L’ingranaggio in questione era realizzato in acciaio al carbonio da bonifica basso legato, specificatamente il tipo 20MnB5 secondo la norma EN ISO 683-2 .
Il componente è stato prodotto attraverso un processo che include tranciatura a freddo, tempra, rinvenimento, e infine burattatura per arrotondare gli spigoli ed eliminare le bave.

La rottura è avvenuta durante un test di validazione presso il cliente finale, sollevando immediatamente questioni sulla possibile presenza di difetti di produzione o di materiali.

Esami eseguiti

Per identificare le cause del guasto, sono stati condotti diversi tipi di esami:

  1. Esame visivo: L’analisi iniziale ha mostrato che la frattura interessava il fondo del dente senza deformazioni plastiche macroscopiche visibili. L’osservazione ha anche rivelato impronte di usura non uniformi sui fianchi del dente, suggerendo che l’ingranaggio aveva lavorato più da un lato.
  2. Esame frattografico S.E.M.: La frattografia ha evidenziato che la frattura si innescava dallo spigolo dove l’impronta di usura era più marcata, con una morfologia di rottura per fatica seguita da una zona di sovraccarico duttile.
  3. Esame metallografico: Non sono stati osservati difetti o anomalie microstrutturali. La microstruttura presentava martensite rinvenuta con presenza di bainite, tipica del trattamento termico eseguito.
  4. Durezze vickers: I test di durezza hanno confermato che i valori erano conformi ai limiti specificati dal cliente, indicando che il trattamento termico era stato eseguito correttamente.

Conclusioni e implicazioni

L’analisi ha dimostrato che non vi erano difetti significativi indotti dal processo di fabbricazione. Invece, la rottura è stata attribuita a un sovraccarico localizzato dovuto a non conformità dimensionali o a un non corretto montaggio dell’ingranaggio, che ha indotto una distribuzione non uniforme del carico.

Per i produttori, questo caso studio sottolinea l’importanza di:

  • Controllo qualità: Effettuare controlli rigorosi sulle dimensioni e sull’assemblaggio dei componenti.
  • Analisi dei materiali: Continuare a investire in test metallurgici per assicurare l’assenza di difetti microstrutturali.
  • Monitoraggio in servizio: Implementare protocolli per monitorare il comportamento dei componenti sotto carico per prevenire guasti.

In conclusione, mentre la rottura di un ingranaggio può essere vista come un fallimento, le lezioni apprese da una tale analisi sono inestimabili per migliorare la sicurezza e l’affidabilità degli ingranaggi automobilistici in futuro.

Chi siamo

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