Nun è tantu tempu fa, nu ncigneri mi dumannò:
Hanu n’ingranaggiu POM e lu prucessu di validazzioni nizziali prucidìu senza prubblemi.
Furu cunnuciuti du’ giru di test di usura, ca mustraru canciamenti diminziunali mìnimi e cunnizzioni di supirfici eccizziunali, cunfirmannu ca lu matiriali nun mustra prubblemi di usura mpurtanti.
Tuttavia, duranti li ricenti test ri durata dâ màchina cunnùtti doppu ca arrivàru a circa 200.000 cicli, arcuni campioni accuminciàru a mustrari ruppitura dî denti ‘n lochi assái coerenti.
Attualmenti ci sunu dibbattiti rintra la cumunità: quarchi d'unu lu attribbuisci ô stress di prucissamentu, autri a difetti strutturali ntô pruggettu, mentri autri suspettunu variazzioni ntê lotti di matiriali.
Facìu na dumanna assai bona-
Si lu matiriali avìa veru prubblemi, pirchì lu test di usura pricidenti pruduciu risultati accussì boni?
Chistu è ‘n rialtà nu prubblema assái cumuni e ci sunnu assái squatri.
Chiḍḍu ca ìnnica veramenti nun è n'anòmalia dû paràmitru spicìficu, ma cchiuttostu n'erruri cugnitivu funnamintali.
Picchì nu matiriali ca mustra n’ottima risistenza a l’usura addiventa cchiù suscittìbbili a fallimentu di fatica ‘n cunnizzioni di funziunamentu dû munnu riali?
01
Assai genti sbagghianu lu "tipu di prubblema" dû princìpiu.
Quannu la maggiuranza dî genti scuntràu la discrizziuni "vascia usura + frattura succissiva", la sò prima riazziuni è chiḍḍa d'identificari l'anormalità.
Chistu lottu di matiriali è nstàbbili? Ci su' prubblemi câ prucidura? O li cunnizzioni di prova nun su’ coerenti?
Ma si rumpi u prubblema, ti capisci ca...
Usura e fatica nun sunnu fondamentalmenti a stissa catigurìa ri prubblemi.
L'usura, 'n sustanza, è nu finòminu di supirfici.
Si pò pinzari ca la supirfici dû matiriali veni cuntinuamenti "tagghiata" e "graffiata".
Quali matiriali sunu nicissari pi risistiri a chistu prucessu?
È sèmplici: duru, densu e difficili di tagghiari.
Citazzioni: Studiu e carattirìstichi dî miccanìsimi di usura abrasiva
Comu si vidi, assai matiriali risistenti a l'usura cunnivìdinu sti carattirìstichi:
Àuta cristallinità
Àutu mòdulu
Vascia enirgìa di supirfici (cu cumpunenti lubrificanti)
Nta àutri palori, li provi di usura sunnu li siguenti:
La supirfici pò risistiri ê danni esterni?
Ma la fatica segui na lòggica cumplitamenti diversa.
La fatica si virifica rintra lu matiriali ed è nu prucessu cumulativu.
Ogni ngranaggiu è essenzialmenti nu ciclu nicu di curvatura e stiramentu.
Va beni pi na sula visualizzazzioni, ma lu prubblema è...
St'azzioni sarà ripituta cintinara di migghiara o macari miliuna di voti
Chi succedi dintra lu matiriali duranti chistu prucessu?
La catina muliculari subbisci stiramenti e rimbalzi ripituti.
La difurmazzioni irrivirsìbbili si virifica nne riggiuna lucalizzati.
Li difetti micruscopici s'ingrannìsciunu a picca a picca 'n firiti.
Ntô princìpiu, nun noti nuḍḍu canciamentu.
Ma quannu la fissura crisci a na certa grannizza crìtica-
La macrumanifestazzioni è: na ruppitura ‘mpruvvisa.
Pirciò, lu prubblema chiavi nun è "picchì si ruppi", ma chiuttostu:
Usari li "pruvi di usura" pi valutari na cunnizzioni di funziunamentu "duminata dâ fatica" dû princìpiu è funnamintalmenti inappropriata.
02
Picchì a "risistenza â usura migghiurata" porta ‘n rialtà a fallimenti ri fatica cchiù friquenti?
Quannu catigurizzati currettamenti li prubblemi, osservati nu finòminu ca sfida l'intuizzioni ma è assái privalenti ntra li casi cu punteggi àuti-:
Assai mètudi pi migghiurari la risistenza a l’usura cumprumèttunu la risistenza â fatica dû matiriali.
Chistu nun è nu casu; è ditirminatu dâ struttura.
1. Cchiù auta è la cristallinità, cchiù picca mòbbili addivèntanu li sigmenti dâ catina.
Picchì matiriali comu POM, PBT e PET mustranu na risistenza a l’usura?
Li catini muliculari sunnu sistimati nna na struttura assà cumpatta e difinuta.
È assái difficili pê forasteri trasiri nta chiḍḍu ambienti.
Ma è ddà ca s’attrova u prubblema.
Quannu è suggettu a stress piriòdicu, lu matiriali havi a fari nu compitu sulu:
L'energia è rilassata attraversu lu muvimentu micruscopicu dî catini muliculari.
Cumunca, lu prubblema câ struttura di cristallinità auta-è:
Lu sigmentu è ligatu.
Lu vulumi lìbbiru è nicu.
Nun c'è quasi nuddu spazziu buffer lucalmenti
Lu risurtatu è:
Quannu veni applicata na forza esterna, nun c'è postu pi dissiparisi-accussì si cuncintra sulu nta spicìfici sigmenti dâ catina-e â fini fa rumpiri la catina principali.
2. Lu riempimentu spissu aggrava lu prubblema.
Assai ncigneri di furmulazzioni cridinu ntuitivamenti ca:
Pi risistenza all'usura → Aggiungiri nu riempimentu di indurimentu
Pir esempiu, fibbra di vitru, fibbra di carboniu e pulviri inorganici.
A brevi termini, stu approcciu è validu:
La supirfici è cchiù dura
Risistenza ê graffi aumintata
Ma chi succedi a chisti elementi ‘n cunnizzioni di fatica?
aumentaturi di stress
Lu mutivu è sèmplici:
La risina è "difurmàbbili".
Lu riempituri è "di basi nun-difurmàbbili".
Sutta nu càrricu ripitutu, l’interfacci ntra li du’ cumpunenti spirimenta nu stress di tagghiu mpurtanti.
Chi succedi nnô tempu?
Dilaminazzioni di ntirfacci
Furmari micrufosi
La fissura accumincia a prupagari dû bordu dû riempituri.
 fini, chiḍḍu ca osservati ntâ supirfici dâ frattura nun è na frattura uniformi.
Chiuttostu, è nu casu tipicu di crack di fatica ca si sviluppa nternamenti.
Pi riassumiri sta sizzioni, si pò riassumiri nta na frasi:
Vuliti fari lu matiriali "cchiù risistenti ê graffi" e cchiù "rìggidi", ma la risistenza â fatica abbisogna pricisamenti ca fussi "dinàmicu e capaci di dissipazzioni d'enirgìa."
03
Comu si po arrisòlviri chista cuntraddizziuni dû puntu di vista ncignirìsticu?
Quannu si prudùcinu cumpunenti comu ngranaggi, cuscinetti o giunturi scivolanti, li riquisiti dû clienti sunnu di sòlitu sèmplici:
Nun havi a èssiri né danneggiatu né ruttu!
Allura eccu lu prubblema:
Comu putemu truvari n’equilìbbriu ntra "riggidità" e "risilienza"?
Approcciu 1: ô postu di aumintari sulu la durizza, prima cuncintràrisi ncapu la riduzzioni dâ frizzioni.
Si cuncintrati tutti li vostri sforzi supra "migghiurari la risistenza dû matiriali ô tagghiu",
È fàcili guidari lu sistema versu na traiettòria di "àuta riggidità → vascia fatica."
Pruva n’approcciu diversu:
‘mmeci ri risistiri direttamenti â frizzioni, ridùciri a frizzioni.
Comu s’avissi a fari esattamenti?
Aggiungi na fasi lubrificanti a basi di silicuni-
Aggiungiri ultra-pisu muliculari àutu PE micru-pulviri
Sviluppari nu sistema di lubrificazzioni autu-
Li carattirìstichi di sti cosi sunnu:
✔ Nun aumenta significativamenti lu mòdulu
✔ Cumunca, pò furmari nu stratu di tagghiu vasciu ntâ supirfici
Lu risurtatu è:
Na parti dâ forza esterna veni "scippata" chiuttostu ca "tagghiata".
Lu dannu causatu dâ fatica è assái cchiù picca mpurtanti.
Approcciu 2: sviluppari 'na "struttura ri cunzumu ri enirgìa" anzicchì fari affidamentu supra nu sìngulu matiriali
Chistu è pricisamenti unni tanti chianti di modificazzioni dimustranu la so vera cumpetenza tecnica.
Lu nùcliu nun è "更强", ma chiuttostu:
Forniri nu spazziu rintra lu matiriali pâ dissipazzioni di l'energia.
L'approcciu tìpicu è:
Comu sistema di liga, pi diri POM/TPU
Lu POM offri riggidità e risistenza a l'usura.
Lu TPU duna elasticità e dissipazzioni di enirgìa.
Quannu la fissura si prupaga:
Quannu si scuntra la fasi flissìbbili...
L'enirgìa è assurbuta.
Li firiti su' passivati o macari terminati.
Putissi sacrificari na quantità nica di risistenza a l'usura.
Tuttavia, chistu purtau a n’aumentu significativu dâ aspittatìva di vita a causa dâ fatica.
Approcciu 3: si lu budget lu pirmetti, usari direttamenti li matiriali câ struttura giusta.
Quarchi matiriali arrisolvi pi natura sta cuntraddizzioni attraversu la so struttura muliculari.
pir esempiu PEEK.
A sò carattarìstica distintiva nun è "un sìngulu ‘nnicaturi ca è particularmenti estremu".
Chiuttostu, pussedi simultaniamenti li siguenti carattirìstichi strutturali:
Unitati rìggidi (aneddi arumàtici, gruppi di chitoni)
Liami flissìbbili (ligami ètiricu)
Lu risurtatu è:
Sia forti ca risistenti a l'usura-
mustra puru na certa mubbilità sigmintali
Dunca truvarati ca:
Assai cumpunenti dinàmici di fascia àuta (usati nta l'applicazzioni aèrii e mèdichi),
 fini, doppu aviri circhiatu arrè, turnamu a sti matiriali.
Nun è picchì è caru, ma picchì:
Li "difetti strutturali" di matiriali picca cari su' difficili di cumpensari completamenti sulu câ furmulazzioni.
Lu prubblema funnamintali cu stu tipu di prubblema nun è "usari li matiriali sbagghiati", ma chiuttostu:
Lu sistema di valutazzioni fu usatu sbagghiatu.
L'usura è la ntirazzioni energètica ntra li supirfici.
La fatica è n'accumulu d'energìa nterna.
Si si cuncentra sulu ncapu l'ottimizzazzioni di na sìngula metrica nnô TDS,
È fàcili ragghiùnciri la pirfizzioni nna na diminsiuni pirdennu completamenti lu cuntrollu nna n'autra.
Li ncigneri veramenti spirienzati nun si cuncèntranu ncapu a "ottimizzari na sula metrica"; mmeci, hannu lu scopu di:
Truvari nu puntu d'equilìbbriu ntra riggidità, durezza, frizzioni e dissipazzioni di l'enirgìa ca garantisci nu rinnimentu a longu tèrmini.
Si hai mai scuntratu chistu:
Li provi nizziali prucideru senza prubblemi; tuttavia, ci foru prubblemi ncapu la durata dû pruduttu quannu fu usatu.
Supratuttu chiddu-
La situazzioni unni "nun c'era quasi bisognu di nuḍḍa macinazzioni, ma ancora si ruppi."
È assái prubbabbili ca chistu nun è 'na cuincidenza, ma cchiuttòstu 'n tipicu fallimentu ‘nduttu dâ fatica-.
Osserva di vicinu la frattura sutta nu micruscopiu-la risposta è spissu già ddà.