Cedimento dell'asse ruota

La "failure analysis" nell'ambito dei mezzi di locomozione presenta un'ampia casistica che ha, com'è facile intuire, strette connessioni con delicati aspetti giuridico-penali, perché spesso associata a problemi di incolumità fisica individuale. Ad esempio, nel caso seguente si esamina il cedimento dell'asse della ruota posteriore di un ciclomotore.
PARTE SPERIMENTALE
Esame visivo
L'asse ruota in questione è visibile nella macrografia N°1. La superficie di frattura è orientata ortogonalmente all'asse del campione  e si sviluppa con un leggero andamento elicoidale.

L'aspetto è uniformemente opaco; si distinguono comunque due regioni: la prima è circonferenziale e particolarmente piana, mentre la seconda contiene un "nocciolo" circolare posizionato non al centro della sezione, che ha un aspetto più opaco e granuloso (macrografia N°2). Si osservano anche tracce di schiacciamento della superficie.

In corrispondenza del codolo fratturato (sezione C nella macrografia N°1), si osserva un solco circonferenziale tipico di uno strisciamento per rotazione, con diametro coincidente con quello esterno dell'estremità del campione (macrografia N°3).
Foto 1
Foto 2
Foto 3
Analisi chimica 
La composizione del materiale corrisponde ad un acciaio basso legato da bonifica del tipo 39NiCrMo3 secondo la norma UNI EN 10083.

Esame frattografico
L'esame frattografico ha messo in evidenza come le due regioni di aspetto visivo differente siano in realtà caratterizzate dalla stessa morfologia.

La regione 1, esterna e circonferenziale, presenta una morfologia transgranulare a "dimples" che sono allungati in direzione tangenziale (foto 4).
La regione 2, circolare e decentrata, presenta una morfologia a "dimples" equiassici e cavità (micrografia N°5).
Esame metallografico
La micrografia N°6 mostra la struttura rilevata a cuore del particolare, costituita da martensite rinvenuta, tipica di questo materiale allo stato bonificato.

Micrografia / Micrograph: 6
Attacco / Etching: NITAL
Ingrandimenti / Magnification: 600X
Campione / Sample: ASSE RUOTA
Posizione / Position: CUORE
Sezione / Section: TRASVERSALE
Foto 6
La micrografia N°7 mostra la superficie di rottura. La microstruttura appare esente da anomalie e difetti; la superficie è frastagliata e irregolare.

Micrografia / Micrograph: 7
Attacco / Etching: NITAL
Ingrandimenti / Magnification: 150X
Campione / Sample: ASSE RUOTA
Posizione / Position: SUPERFICIE DI ROTTURA
Sezione / Section: LONGITUDINALE
Durezza e profondità di indurimento  
La durezza è stata determinata sia sulla superficie indurita (61HRC), che al cuore del particolare (332HV).
La profondità di indurimento nel tratto temprato ad induzione è pari a 1 mm.

CONCLUSIONI
In ogni punto della superficie di frattura, e in particolare sui bordi, è presente una morfologia a "dimples", caratteristica di un meccanismo di cedimento di schianto di tipo duttile. La posizione delle osservazioni fatte esclude pertanto la presenza di meccanismi di fatica per flessione rotante. Pertanto la probabile causa del danneggiamento è il bloccaggio della ruota per motivi di carattere puramente meccanico. La conseguenza è stata la rottura per sovraccarico dell'asse della ruota, che è risultata esente da qualsiasi difetto di natura metallurgica e conforme ai requisiti di progetto.

Tag: Settore Ferroviario / Trasporti Automotive - Racing

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