Fratture da Torsione: Cause, Modalità Fragile vs Duttile e Prevenzione nel Design

Una frattura da torsione deriva da stress di torsione che supera la resistenza al taglio del materiale. Comune in componenti rotanti: alberi, assi, trasmissioni, e osso (fratture a spirale).

Modalità di Frattura

• Frattura torsionale fragile: Improvvisa, minima deformazione plastica. Superficie di frattura perpendicolare allo sforzo di trazione massimo (~45° all'asse). Tipica di ghisa, acciaio temprato, ceramiche.
• Frattura torsionale duttile: Significativa deformazione plastica prima del cedimento. Superficie mostra labbri di taglio, strozzatura, dimples. Tipica di acciaio dolce, alluminio, rame.

Fattori Influenti

• Microstruttura del materiale, temperatura, velocità di deformazione, concentratori di tensione (scanalature, filetti).
• Carico combinato (torsione + flessione/assiale) altera il percorso di frattura.

Prevenzione nel Design

• Raggi di raccordo generosi nei cambi di diametro.
• Trattamenti superficiali (pallinatura) per introdurre tensioni residue compressive.
• Selezione materiale adattata alla coppia di servizio e ambiente.
• Ispezioni regolari per cricche in componenti ad alto ciclo.