In diverse applicazioni, gli ingranaggi in plastica ad alte prestazioni stanno sostituendo sempre più gli ingranaggi metallici. Lo studio fornisce una panoramica completa dei modelli impiegati per valutare le modalità di cedimento termiche, a fatica e usura, evidenziandone le carenze e proponendo possibili miglioramenti ai modelli stessi. Inoltre, vengono presentati metodi sperimentali, che possono essere impiegati per caratterizzare i materiali per ingranaggi, necessari durante le procedure di valutazione delle singole modalità di cedimento.
Seconda parte (*)
In questa seconda parte dell’articolo (N.d.R.) viene fornita una panoramica completa dei metodi di prova all’avanguardia attuali. Quando possibile, vengono evidenziati i problemi e proposte soluzioni. Tutti i risultati presentati sono stati generati sul banco di prova testando le coppie di ingranaggi aventi geometria secondo VDI 2736 di dimensione 1.
Campioni di prova
Per completare le verifiche per tutte le possibili modalità di cedimento sono necessari dati specifici relativi ai materiali. Questi dati vengono ottenuti tramite metodi sperimentali dedicati. Attualmente non esistono procedure di test standardizzate che possano essere impiegate per generare questi dati.
La direttiva più aggiornata è la VDI 2736: Parte 4 che fornisce raccomandazioni complete su come eseguire i test. Come previsto dalla direttiva, per la caratterizzazione sperimentale sono proposte tre geometrie degli ingranaggi.
Essendo la più vicina alla maggior parte delle applicazioni pratiche con ingranaggi in plastica, per i test solitamente di utilizza la geometria “Size-1”. La mancanza di standardizzazione porta a considerare diverse altre geometrie.
Tuttavia, per lo sviluppo dei futuri standard di valutazione degli ingranaggi in plastica, risulta estremamente importante che le geometrie dei campioni di prova siano unificate in modo simile alla stragrande maggioranza degli standard dedicati alla caratterizzazione delle proprietà meccaniche dei materiali.
La qualità produttiva dell’ingranaggio influisce sullo stato di sollecitazione quando questo viene sottoposto a un carico. Il controllo della qualità della produzione dei campioni di prova è altrettanto importante per un confronto affidabile dei dati sperimentali.
La qualità della produzione degli ingranaggi viene solitamente valutata secondo la normativa ISO 1328. Per la caratterizzazione dei materiali, si raccomandano ingranaggi con la maggior parte dei parametri in qualità 10 (o superiori). Oltre alla qualità geometrica degli ingranaggi, ancora più importante è che gli ingranaggi vengano prodotti senza linee di saldatura significative e senza vuoti.
Se durante il test dell’ingranaggio, il cedimento avviene sulla linea di saldatura o in presenza di un vuoto, il risultato del test non è rappresentativo di una proprietà del materiale, ma piuttosto del difetto dell’ingranaggio a causa di una produzione di scarsa qualità.
Poiché i test su ingranaggi vengono utilizzati per generare dati specifici per ingranaggi, il cedimento dovrebbe dipendere solamente dalle prestazioni del materiale.
