La settimana scorsa abbiamo parlato di quello che accade quando un ingranaggio è danneggiato e abbiamo sottolineato quanto è importante che ciò non accada per una serie di ragioni che non vado a ripetere. Ma quali sono le cause che portano al deterioramento di questi componenti? Luca Barbieri e io abbiamo cercato di riassumerle nel post di oggi.
Com’è facile immaginare, le ragioni possono essere molteplici. Intanto va detto che in molti casi il danneggiamento è dovuto a un non corretto dimensionamento (può essere per esempio la conseguenza di un’errata progettazione geometrica, o di profili, strisciamenti e tolleranze male ottimizzate); oppure dipende da come vengono assemblati o installati questi componenti; o ancora è dovuto alle condizioni di esercizio (calore, velocità di rotazione, cicli di funzionamento, eccetera); e, soprattutto, alla manutenzione (che può essere erronea, se non addirittura inesistente, ed i casi più classici riguardano errori di lubrificazione).
Contrariamente a quanto si possa pensare, è difficile che a causare il danneggiamento di un ingranaggio sia il materiale usato per la fabbricazione, anche se ovviamente può capitare che alcuni microdifetti dell’acciaio o di altri materiali possano essere responsabili dell’avvio di rotture da fatica. Cosa che, peraltro, viene accelerata da cattive condizioni di esercizio, che possono causare corrosione, erosione o ammaccature.
In linea generale, ad ogni modo, le principali cause di danneggiamento di un ingranaggio sono quattro, e in alcuni casi possono anche essere concomitanti: usura, fatica, deformazione plastica e rottura.
Si parla di usura principalmente quando si verifica una perdita di materiale dalle superfici, generalmente dei denti, provocando una conseguente variazione del profilo. Ma perché questo accade? Principalmente per quattro ragioni: il contatto di due parti metalliche causato da uno strato di lubrificante inadeguato; la dispersione di particelle abrasive all’interno del lubrificante; o ancora la rottura del film di lubrificante nella zona di contatto; e infine in caso di usura chimica dovuta a una errata composizione del lubrificante e dei suoi additivi, incompatibili con i materiali impiegati per la costruzione degli ingranaggi.
Poi c’è la fatica, altrimenti detta pitting, e si tratta sostanzialmente di un “cedimento del materiale della ruota dentata per affaticamento, dovuto al superamento del limite di resistenza della superficie”. Può capitare che, durante la ripetizione di cicli di sforzo, in caso di carichi eccessivi si stacchino dalla superficie dell’ingranaggio dei frammenti di materiale, i quali finiscono per produrre vaiolature o cavità sulle superfici stesse.
Un carico eccessivo in occasione di sollecitazioni troppo intense (come per esempio gli urti) possono provocare una deformazione plastica degli ingranaggi, situazione che si verifica principalmente quando il materiale di cui il componente è costituito è particolarmente tenero, anche se non è da escludere che ciò accada anche quando si ha a che fare con materiali più duri come l’acciaio temprato.
Quarta causa di danneggiamento di un ingranaggio è, infine, la rottura, ovvero quando si rompe un intero dente dell’ingranaggio o parte di esso. E questo accade in caso di sovraccarico o urto.
Fonte: Manuale degli ingranaggi (di Darle W. Dudley – Dennis P. Townsend, Tecniche nuove)
