Prove di Fatica dei Materiali: Procedura, Attrezzature e Standard di Analisi

Procedura Standard (Per ASTM E466, E606, ISO 1099, ecc.)

1. Preparazione Campioni: Geometria standard (a clessidra, piatti, cilindrici), finitura superficiale (lucidati, intaccati per meccanica frattura), trattamento termico matching condizione servizio.
2. Scelta Macchina:
   • Assiale (trazione-compressione): servo-idraulica o elettromagnetica.
   • Flessione rotante: R.R. Moore, Krouse.
   • Torsionale: per componenti ad albero.
   • Termomeccanica: camere ambientali.
3. Parametri Carico:
   • Rapporto tensioni R = σ_min/σ_max (R = -1 completamente invertito; R = 0,1 trazione-trazione).
   • Ampiezza, tensione media, frequenza (tipicamente 10-100 Hz; più alta → riscaldamento).
   • Forma d'onda: sinusoidale, quadra, blocco, spettro (storico carico servizio).
4. Setup e Allineamento: Morse di precisione, estensimetri/estensimetri, monitoraggio termico. Disallineamento → flessione → dati invalidi.
5. Acquisizione Dati: Carico, spostamento/deformazione, cicli, temperatura (DAQ alta velocità).
6. Esecuzione: Fino a rottura (frattura) o run-out (es. 10⁷ cicli). Auto-stop su frattura/calo deformazione.
7. Analisi:
   • Curva S-N (Wöhler): ampiezza tensione vs log cicli a rottura.
   • Limite fatica (limite resistenza) — se plateau esiste (ferrosi).
   • Resistenza fatica a N cicli.
   • Velocità propagazione cricca (da/dN) vs ΔK (meccanica frattura).
   • Frattografia (SEM): origine, propagazione, frattura finale.
8. Referto: Materiale, trattamento termico, geometria, superficie, ambiente, R, frequenza, temperatura, N_f, grafico S-N, distribuzione statistica (Weibull).

Fattori Critici

• Finitura superficiale (rugosità ↓ vita).
• Tensioni residue (pallinatura ↑ vita).
• Temperatura, corrosione, fretting.
• Carico multiaxiale (approcci piano critico).