Test di fatica a piede dente su acciai a elevato grado di purezza

La densità di potenza delle trasmissioni a ingranaggi vede continui aumenti grazie ai risultati delle attività di ricerca condotte in tutto il mondo. Oltre allo sviluppo di nuovi materiali, il loro grado di purezza risulta fondamentale per riuscire a soddisfare i requisiti in termini di capacità di carico. La quantificazione sperimentale della capacità di carico per acciai di alta qualità è la base di partenza per poter introdurre la purezza tra i parametri di progettazione. In questo studio vengono presentati i risultati di una campagna sperimentale volta alla determinazione della capacità di carico a piede dente di acciai con diversi livelli di purezza. I test sono stati condotti su un banco prova meccanico e su provini con geometria standardizzata FZG-C.

Per molti anni, applicazioni severe come cuscinetti e sistemi di iniezione nei motori diesel hanno guidato lo sviluppo di acciai sempre più puri. Attraverso le normative ambientali e la costante ricerca di un miglioramento della densità di potenza, anche l’industria degli ingranaggi sta dimostrando un crescente interesse per gli acciai puri. Ciò è dovuto all’impatto che il grado di purezza dell’acciaio ha sulla resistenza, fattore rilevante per molte applicazioni ingranaggistiche. Inoltre, con un uso più frequente di sofisticate tecniche di finitura e superfinitura, come ad esempio la pallinatura, l’importanza della qualità del materiale risulta ancora maggiore. Questo soprattutto alla luce del fatto che in passato questi fattori (ad esempio, la finitura superficiale) sono stati l’anello più debole della catena, mentre oggi non lo sono più spostando di fatto l’attenzione al grado di purezza del materiale.

Scopo e approccio

Le crescenti richieste di riduttori a ingranaggi a elevata densità di potenza richiedono nuovi approcci progettuali che vanno da nuove geometrie a un aumento della capacità di carico dei materiali. Gli acciai con elevato grado di purezza vengono già utilizzati in applicazioni in cui i requisiti sono estremi.

In questo documento verranno presentati i risultati di uno studio dell’influenza che il grado di purezza di un materiale ha sulla capacità di carico a piede dente. Verranno anche riportati dati relativi alla dispersione statistica dei risultati. Lo scopo è determinare l’aumento della capacità di carico tenendo conto della dispersione dei risultati separando l’effetto del grado di purezza da quello di altri fattori, tra cui la geometria. A tale fine sono state studiate tre varianti di ingranaggi aventi diversi gradi di purezza realizzati nello stesso acciaio. I test STF sono stati condotti su un banco di prova meccanico utilizzando una geometria standardizzata per i provini-ingranaggio. Per garantire la corretta applicazione del carico durante le prove e ridurre l’influenza del montaggio sulla varianza dei risultati, è stata definita una procedura per controllare la distribuzione della pressione di contatto. Tenendo conto degli intervalli di confidenza, sono state confrontate le capacità di carico delle tre varianti provate ed è stata evidenziata l’influenza del grado di purezza sulla capacità di carico.

 

 

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