Fatica-per-Flessione

I danni correlati a fatica, fatica per flessione e fatica dinamica in ingranaggiprofili aerodinamici e altri componenti si verificano dopo cicli di carico e scarico ripetuti e sono comunemente classificati come fatica a basso numero di cicli (LCF) e fatica ad alto numero di cicli (HCF).  Questi cedimenti si verificano sempre nel punto più debole di un componente, dove esistono forti concentrazioni di sollecitazioni e/o siti di inizio del danno a livello superficiale.  La rugosità e la texture della superficie influiscono molto sulla resistenza alla fatica per flessione e dinamica.  Le superfici lavorate meccanicamente mostrano segni paralleli e le superfici ottenute tramite Additive Manufacturing presentano comunemente una superficie con intagli a V affilati derivanti dal processo di costruzione, nonché porosità in prossimità della superficie.  Queste caratteristiche in superficie e in prossimità della superficie sono punti di danneggiamento comuni per fatica innescati a partire dalla superficie.

È stato dimostrato che le tecnologie di superfinitura isotropica di REM sono in grado di aumentare significativamente la resistenza alla fatica per flessione o dinamica rimuovendo o correggendo i punti di danneggiamento originati dalla superficie.  Per le applicazioni di ingranaggi, questo beneficio è ottenuto mediante l’applicazione del processo ISF® o del processo Rapid ISF® alle zone del fianco dell’ingranaggio e del raccordo sul fondo, che trasforma il fondo lavorato grossolanamente e il fianco rettificato finemente in superfici superfinite isotropicamente.  Per i componenti ottenuti tramite Additive Manufacturing, il processo Extreme ISF® può rimuovere tutti i punti di danneggiamento con intagli a V della superficie che generano una superficie con una micro texture isotropica piatta o una topografia microscopica leggermente ondulata e inclinata a seconda della qualità di finitura superficiale desiderata.  Il processo Extreme ISF di REM è in grado di lucidare le strutture e i canali interni in lattice consentendo miglioramenti della fatica persino per componenti geometricamente complessi. In entrambi i casi, ovvero componenti ottenuti per lavorazione sottrattiva o per Additive Manufacturing, la tecnologia ISF® di REM può eliminare i punti di danneggiamento con intagli a V affilati e angolari sulle superfici dei componenti, aumentando la resistenza alla fatica per flessione e la durata dei componenti stessi.

 

Per i componenti di ingranaggi lavorati meccanicamente si registra comunemente un aumento superiore al 5% della resistenza alla fatica per flessione quando la superfinitura isotropica del fianco dell’ingranaggio e dei raccordi sul fondo è consentita per rimuovere completamente tutti i segni di lavorazione[1] Nel caso dei componenti ottenuti mediante Additive Manufacturing si può notare un incremento doppio o superiore su superfici “as built” e/o un aumento significativo della resistenza al carico di fatica.[2]

I processi ISFRapid ISF ed Extreme ISF di REM possono essere applicati a una gamma molto ampia di tipi di componenti, dimensioni e metalli.  Queste tecnologie di lavorazione sono disponibili mediante la lavorazione esternalizzata in una sede REM o come installazione tecnologica presso il sito del cliente.  Contattaci oggi per scoprire di più o per avviare un progetto.

 

[1] Winkelmann, L., Michaud, M., Sroka, G., Swiglo, A., “Impact of Isotropic Superfinishing on Contact and Bending Fatigue of Carburized Steel”, SAE International Off-Highway Congress (2002), 2002-01-1391

[2] Witkin, David B., Patel, Dhruv N., Helvajian, Henry, Steffeney, Lee, Diaz, Agustin, “Surface Treatment of Powder-Bed Fusion Additive Manufactured Metals for Improved Fatigue Life”, Journal of Materials Engineering and Performance, 19 novembre 2018