Rottura di un perno

Un perno filettato: componente che si può trovare in ogni macchina, quindi comunissimo, quasi banale dal punto di vista meccanico. Eppure la rottura di un perno può determinare serie conseguenze per la funzionalità della macchina stessa, semplice o complessa, economica o costosa che sia.
PARTE SPERIMENTALE
Esame visivo

La frattura del perno filettato è localizzata in corrispondenza di un foro passante. La porzione inferiore del perno è visibile nella macrografia n°1.

La superficie di frattura è orientata ortogonalmente all'asse del componente e presenta  un aspetto opaco e granuloso e numerose aree schiacciate, come si può vedere in dettaglio nella macrografia n°2. Il resto del campione appare integro e privo di segni evidenti di deformazione plastica.

Macrografia / Macrograph: 1
Campione / Sample: perno
Posizione / Position: porzione inferiore fratturata
photo 1
Analisi Chimica
Il materiale è riconducibile ad un ottone del tipo CuZn39Pb4

  Perno
Tipo di impronta / Impression Vickers
Carico / Load 10 Kg
Penetratore / Penetrator piramide diamante
Durezza Vickers / Vickers hardness 141 HV

Esame metallografico
L'esame metallografico eseguito su sezioni longitudinali del campione, mostra nzesenza dia la

una struttura a grani equiassici di soluzione solida a rame - zinco, tipica della lega in esame, nella quale si rilevano particelle di precipitati a bordo grano (photo 3).
photo 4photo 4
photo 4
In prossimità della superficie di frattura, si osserva un progressivo mutamento della microstruttura, che passa ad una struttura costituita da fase b'  e fase a, in cui aumenta anche la concentrazione dei precipitati a bordo grano. (micrografia n°4)

Il profilo della superficie di frattura risulta frastagliato ed irregolare.
Esame frattografico
La morfologia riscontrata sulla superficie di frattura è uniforme e costituita da dimples equiassici (micrografia n°5), con presenza di particelle strane che affiorano sulla superficie costituite prevalentemente da piombo. (photo 6).
DISCUSSIONE  
La frattura esaminata ha la morfologia tipica di una rottura di schianto di tipo duttile.

L'esame metallografico ha messo in risalto una disuniformità strutturale in direzione longitudinale, con una variazione del rapporto tra le fasi e un differente tenore di precipitati a base piombo nelle differenti sezioni, con un arricchimento in corrispondenza della zona di rottura. Tali precipitati, da un lato migliorano la lavorabilità del materiale mentre dall'altro ne riducono le proprietà resistenziali, che quindi vengono ad essere inferiori proprio in corrispondenza della sezione più sollecitata. Infatti il cedimento è avvenuto in corrispondenza della sezione trasversale del perno meno resistente per la presenza del foro.

CONCLUSIONI
Il perno filettato si è rotto in esercizio per sovraccarico.

ll cedimento è avvenuto per carichi probabilmente inferiori rispetto ai valori di progetto, a causa di una riduzione della resistenza meccanica per motivi microstrutturali.

Tag: Settore Ferroviario / Trasporti

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