Il grafico sotto riportato confronta la resistenza a fatica con il carico di rottura di provette sia con intaglio che levigate. Senza la pallinatura controllata, proprietà a fatica ottimali per componenti in acciaio lavorati a macchina, si ottengono a circa 30 HRc (700 MPa). Con carichi o durezze maggiori, i materiali perdono in resistenza a fatica a causa della maggiore fragilità e sensibilità agli intagli. Con l'introduzione di una sollecitazione a compressione indotta dalla pallinatura controllata, la resistenza a fatica aumenta in modo proporzionale all'aumentare del carico di rottura o della durezza. Per esempio, a 52 HRc (1240 MPa), la resistenza a fatica delle provette pallinate è 993 MPa (144 ksi), più del doppio della resistenza a fatica delle provette lucidate ma non pallinate (vedasi grafico; si è preso in considerazione un numero di cicli pari a 2 milioni).

Confronto tra limiti di resistenza a fatica per provette in acciaio (lucidate dopo la lavorazione meccanica o al naturale) con o senza pallinatura controllata, come funzione del carico a rottura dell'acciaio stesso.

Lavorazioni - Effetti sulla resistenza a fatica

E' risaputo che diverse lavorazioni hanno un effetto significativo per la resistenza a fatica di particolari meccanici. Tali effetti possono essere negativi o positivi, come riportato nella tabella sotto:

Per quanto riguarda gli effetti negativi, rettifica, lavorazioni meccaniche e saldature possono lasciare la superficie del pezzo con tensioni residue, invito per la rottura a fatica. Tempra, laminatura e elettrorosione possono rendere fragile la superficie. Le lavorazioni elettrochimiche possono danneggiare o indebolire i legami tra i grani superficiali.
Per quanto riguarda gli effetti positivi, tutti i processi elencati aumentano la resistenza a fatica grazie allo strato di compressione superficiale residua che inducono. La pallinatura controllata è il più efficace tra tutti poiché induce una maggiore sollecitazione a compressione nella maggiore varietà di materiali e con le più svariate forme geometriche. Il grafico sotto riportato riproduce alcune curve "s/n" (stress / number of cycles, sollecitazione / numero di cicli prima di rottura) per parti sottoposte a diversi tipi di intaglio. La curva base, in blu, è quella per provini con "intagli piccoli" e mostra un carico limite a fatica di circa 414 MPa. La curva rossa rappresenta il comportamento di provette con intagli ottenuti con maggiore velocità e/o di dimensioni maggiori: in questi casi, vengono generate tensioni residue più alte. Come si può leggere dal grafico, carico limite diventa circa 310 MPa. La curva verde, per provette con intagli di qualsiasi genere ma pallinate, evidenzia un carico limite a fatica di circa 585 MPa. La sollecitazione a compressione indotta dalla pallinatura controllata è maggiore della sollecitazione a trazione causata da intagli severi.
Questi benefici possono essere letti in diversi modi. Primo, la pallinatura controllata consente ad un componente un ugual numero di cicli anche se sottoposto a maggiore sollecitazione. Secondo, a parità di sollecitazione, la pallinatura aumenta la vita utile di qualsiasi componente. Terzo, la pallinatura consente di ricorrere ad un numero più elevato di lavorazioni grazie alla sollecitazione a compressione indotta.

Cliccare sul grafico per aumentarne le dimensioni. La pallinatura controllata aumenta il limite di fatica.

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