Deep Hardness 2.0

Deep Hardness 2.0 verifica a fatica da contatto elementi meccanici in acciaio tipo: camme piane, piste di cuscinetti a rotolamento a rulli e rullini, ruote dentate cilindriche a denti dritti ed elicoidali

Descrizione:

Deep Hardness 2.0 calcola i fattori di sicurezza η_i riferiti alla verifica a fatica da contatto in funzione della profondità dalla superficie, assumendo le discontinuità tipo inclusioni non metalliche come sorgenti di nucleazione delle cricche di fatica subsuperficiale, secondo la teoria di Murakami-Endo. Deep Hardness 2.0 utilizza la teoria di Hertz per il calcolo della pressione di contatto, è quindi da ritenersi valido per corpi cilindrici (assenza di bombature). La resistenza a cuore è verificata secondo il criterio di Von Mises.
Nel caso di accoppiamento di materiali con coefficienti di Poisson diversi, la verifica è riferita al corpo con pedice 2.

Condizioni:

1. Non vengono considerate la natura chimica dell' inclusione (solfuro o ossido), il suo grado di adesione alla matrice metallica e la distribuzione all'interno di essa. Il valore presettato della dimensione massima d dell'inclusione più grande, pari a 50 μm, è considerato adeguatamente cautelativo in relazione alle metodologie di elaborazione degli odierni acciai speciali da costruzione destinati alla realizzazione di componenti soggetti a fatica da contatto (acciai per tempra superficiale, acciai da bonifica, acciai da carbocementazione, acciai da nitrurazione ad eccezione dei tipi RISOLFORATI ed ADDIZIONATI al Pb). Per un ulteriore affinamento del calcolo si suggerisce di seguire la Procedura DH1 per la determinazione di d definita in Deep Hardness 1.0 (dimensionamento a fatica da contatto). Nel solo caso di utilizzo di acciai specifici per cuscinetti è consigliato porre d=30 μm evitando di eseguire l'indagine definita dalla Procedura DH1
2. Non viene considerata la variazione microstrutturale evidenziabile dalla superficie al cuore conseguente allo specifico trattamento di indurimento (ad es. coltri bianche in nitrurazione, austenite residua in carbonitrurazione)
3. Non vengono considerate bombature

Utilità:

1. Ottimizzazione del trattamento di indurimento
2. Supporto di calcolo alla failure analysis metallurgica

Caution:

1. Deep Hardness 2.0 richiede l'introduzione di un gradiente di microdurezza HV1 secondo profondità z_i calcolate e presettate. È in ogni caso possibile variare i passi al fine di agevolare la misurazione. Tale gradiente deve essere ricavato da una sezione normale alla superficie di contatto del corpo , dopo opportuna inglobatura e lucidatura, nel punto che si desidera verificare. Per z=0 introdurre la durezza superficiale HV1. Per camme e piste di cuscinetti deve essere considerata, lungo l'intero profilo, la sezione che vede la condizione più gravosa in termini di F, D₁ e D₂
2. Per un ulteriore affinamento della verifica è necessario valutare la micropurezza dell'acciaio determinando il valore d in μm della dimensione massima della più grande inclusione non metallica. A tale scopo seguire la Procedura DH1 definita in Deep Hardness 1.0 (dimensionamento a fatica da contatto).

Uso:

1. Introdurre i parametri richiesti nella maschera di ingresso
   1. D₁ e D₂ : diametri dei cerchi osculatori dei corpi nel punto di contatto rispettando la convenzione dei segni della teoria di Hertz. Per superfici interne, il diametro assume segno negativo.
      Per le ruote dentate questi diametri vengono calcolati dall'apposita routine inserendo numero di denti, modulo, angolo di pressione ed angolo d'elica dell'ingranaggio. Viene considerato il punto primitivo di contatto tra i denti
   2. F : forza di contatto tra i corpi.
      Per le ruote dentate la forza viene calcolata introducendo la coppia agente sul pignone (ruota 1), oltre ai dati necessari a calcolare D₁ e D₂. È necessario inserire anche il fattore di sovraccarico (K), utilizzato nel dimensionamento dell'ingranaggio, ottenuto come prodotto dei fattori di sovraccarico relativi ai singoli contributi ovvero: fattore di applicazione del carico (K_a), fattore dinamico (K_v), fattore di distribuzione longitudinale del carico (K_hβ), fattore di distribuzione trasversale del carico (K_hα), secondo UNI 8862-1/2:1987
   3. l : larghezza del contatto, ovvero larghezza di fascia della camma o pista di rotolamento.
      Per le ruote dentate viene calcolata inserendo la larghezza b dell'ingranaggio (si intende sempre larghezza di sovrapposizione)
   4. E1 ; E2 ; ν1 ; ν2 : caratteristiche del materiale dei corpi in contatto: moduli di Young, coefficienti di Poisson corpi 1 e 2
   5. η : fattore di sicurezza nei confronti del cedimento per fatica da contatto
   6. μ : coefficiente d'attrito tra i corpi in contatto
   7. d : dimensione massima dell'inclusione non metallica più grande
   I parametri preimpostati servono da guida ed esempio per l'utilizzatore
2. Avviare la verifica
3. Il primo risultato è l'indicazione dei passi di misurazione z_i. Tale indicazione è solo orientativa. È possibile modificare i passi, restando nei limiti min e max suggeriti, alfine di agevolare la misurazione. Ad esempio per un passo suggerito z_i=1,21 mm, è assolutamente lecito porre z_i=1,20 mm
4. Introdurre i valori di HV1 corrispondenti ai passi z_i scelti
5. Completare la verifica
6. Verificare i fattori di sicurezza η_i. Si ha cedimento per η_i<=1

• Camme/CuscinettiCamme piane/Piste di rotolamento
• Ruote dentateRuote dentate