Laboratorio di analisi delle rotture
L'analisi delle rotture - una specialità del laboratorio FILAB
L’analisi di rottura è un approccio che comprende lo studio delle cause, dei meccanismi e delle conseguenze della rottura di un materiale o di una struttura. L’analisi di rottura utilizza dati provenienti dalla frattografia, ma integra anche altri tipi di informazioni come le proprietà del materiale, le condizioni di esercizio, la progettazione del pezzo, le sollecitazioni applicate e i risultati di prove meccaniche. L’obiettivo di questa analisi è comprendere non solo come si è verificata la rottura, ma anche perché si è verificata nel contesto specifico dell’applicazione del materiale o del componente.
Desiderate effettuare un’analisi di rottura in laboratorio?
Che cos’è la rottura di un materiale?
La rottura di un materiale si verifica quando la forza applicata supera la resistenza di tale materiale. Questa resistenza può essere influenzata da numerosi fattori, come la temperatura o la composizione chimica del materiale, oppure da un guasto.
Si possono osservare diversi tipi di rottura a seconda della natura del materiale e del modo in cui la forza viene applicata. Ad esempio, alcuni materiali possono subire una rottura duttile, in cui si deformano notevolmente prima di rompersi, mentre altri possono subire una rottura fragile, in cui si rompono senza una deformazione significativa.
FILAB affianca le aziende nell’expertise e nell’analisi di rottura
I nostri servizi di analisi di rottura in laboratorio
La rottura dei materiali è una sfida importante per molti settori industriali, come l’aeronautica o l’automotive. Per consentire un’analisi precisa delle cause di rottura, il laboratorio FILAB mette a disposizione la propria expertise nell’analisi di rottura, grazie a tecniche all’avanguardia e a un team di esperti.
- Analisi di rottura su pezzo metallico
- Analisi di rottura su polimeri
- Analisi del facies di rottura con SEM EDX
- Analisi di rottura su compositi e vetri
- Studio di rottura da produzione additiva
I nostri mezzi tecnici per l’analisi di rottura
Questi esami di analisi di rottura vengono eseguiti mediante Microscopia Elettronica a Scansione accoppiata a microsonda EDX, un vero strumento all’avanguardia che richiede un know-how specifico sia per l’implementazione sia, soprattutto, per l’interpretazione da parte dei nostri esperti. Può essere completato da osservazioni micrografiche in microscopia ottica, misure di durezza e prove meccaniche (trazione, resilienza, …) al fine di affinare la diagnosi e aumentare la pertinenza delle conclusioni sul fenomeno di rottura.
Infine, il laboratorio FILAB può essere chiamato a confermare la lega del pezzo metallico rotto mediante ICP-MS, ICP-MS-MS o ICP-AES per garantire la sua conformità alle specifiche tecniche richieste dalla nostra clientela.
Le cause di rottura di un componente
Nel contesto della produzione industriale, le rotture di un materiale o di un componente fabbricato possono avere importanti conseguenze economiche e umane. Numerose cause possono essere all’origine di una rottura di materiale, dalla qualità dei materiali utilizzati ai metodi di produzione adottati, fino all’ambiente:
La nostra expertise di rottura su diversi materiali
Ogni materiale possiede proprietà che influenzano il loro comportamento durante le rotture. Il laboratorio FILAB esegue analisi di rottura su diversi materiali: materiali metallici, polimeri, compositi, vetri. E più precisamente: acciaio, ferro e alluminio, plastica e gomma.
Si utilizzano mezzi tecnici sofisticati per simulare i fenomeni di rottura e consentire così di progettare componenti più robusti e durevoli. Infatti, i componenti compositi, costituiti da più strati di materiali, possono rompersi in modo complesso e progressivo, con la propagazione di cricche. I componenti in plastica, invece, sono più inclini a deformarsi prima di rompersi. Infine, i componenti metallici tendono a deformarsi plasticamente prima di fratturarsi in modo improvviso.
L’analisi di rottura per componenti metallici
Tra i guasti studiati quotidianamente dai nostri esperti, l’analisi di rottura di componenti metallici rappresenta un contesto di indagine con cui i nostri clienti si confrontano regolarmente. Richiede l’implementazione di un processo metodico per arrivare a una diagnosi efficace.
Fase 1: raccolta dei dati preliminari
Se la raccolta delle informazioni disponibili sulla rottura è utile (natura, certificato del materiale, informazioni di montaggio, …), la conoscenza delle condizioni di insorgenza della rottura è strategica. Fenomeno isolato o meno, comparsa durante il processo di produzione o una volta immesso sul mercato… Più questi dati saranno precisi, più l’interpretazione dei risultati dell’analisi sarà efficace e più pertinenti saranno le conclusioni sull’origine della rottura.
Fase 2: comprensione dell’origine del fenomeno
La caratterizzazione e l’analisi delle rotture iniziano generalmente con un esame visivo. Questo esame consente di apprezzare in modo generale la geometria del pezzo ma anche la morfologia della zona di rottura (forma, rilievo, simmetria o meno del degrado…).
Queste prime analisi sono completate da un’osservazione specifica e approfondita del facies di rottura che costituisce un vero libro aperto sulle sollecitazioni subite dal pezzo e all’origine del guasto meccanico di rottura.
Questa expertise frattografica consente in particolare di localizzare l’innesco della rottura, di identificare il modo di rottura (duttile o fragile rispettivamente in presenza o assenza di deformazione, statico o dinamico in fatica, …). Ma permette anche di evidenziare l’eventuale presenza di difetti di integrità del materiale o di sollecitazioni esterne che possono essere all’origine della rottura.
Alcuni esempi di applicazioni realizzate dal laboratorio FILAB nell’ambito dell’analisi di rottura
Expertise di rottura su cavi elettrici ad alta tensione
Studio delle rotture di rondelle metalliche
Expertise di rottura su provino di trazione meccanica
Frattografia di un albero meccanico rotto
I nostri servizi di analisi meccanica
Il Laboratorio FILAB vi propone i suoi servizi per altri tipi di analisi meccaniche :
Le nostre FAQ
È importante tenere conto dei potenziali rischi di rottura durante la selezione e l’utilizzo di diversi materiali, al fine di garantire la sicurezza e l’efficienza di strutture e prodotti.
I materiali che possono presentare rischi di rottura comprendono:
Metalli e leghe: acciaio, alluminio, titanio, spesso utilizzati nell’edilizia, nell’industria aerospaziale e nel settore automobilistico. Possono subire rotture dovute a fatica, corrosione o difetti di fabbricazione.
Ceramiche e vetri: utilizzati in applicazioni industriali e domestiche. Questi materiali sono fragili e possono rompersi sotto sollecitazioni meccaniche o variazioni termiche.
Plastiche e polimeri: utilizzati in una varietà di applicazioni, dagli imballaggi ai componenti aerospaziali. Possono degradarsi sotto l’effetto dei raggi UV, del calore o di reazioni chimiche, con conseguente perdita di resistenza.
Compositi: i materiali compositi utilizzati, ad esempio, nel settore automobilistico o aeronautico possono essere soggetti a rotture sotto carichi eccessivi o in caso di impatto.
È importante notare che la probabilità e la natura della rottura dipendono non solo dal tipo di materiale, ma anche dal suo utilizzo, dall’ambiente e dalla manutenzione.
Per evitare la rottura dei materiali, è essenziale adottare misure di prevenzione e manutenzione adeguate. Ecco alcune azioni da mettere in atto:
- Scelta del materiale : selezionare il materiale più adatto in funzione dell’applicazione, dell’ambiente e delle sollecitazioni a cui sarà sottoposto. Ciò implica tenere conto di proprietà come resistenza, duttilità, resilienza, resistenza alla corrosione e resistenza alle temperature estreme.
- Progettazione e ingegneria precise: assicurarsi che la progettazione di componenti e strutture sia ottimizzata per distribuire uniformemente i carichi e ridurre al minimo i punti di concentrazione delle tensioni.
- Controllo qualità e test regolari: effettuare rigorosi controlli di qualità durante la produzione e test regolari. Ciò può includere prove di fatica e ispezioni visive.
- Protezione contro ambienti aggressivi: applicare rivestimenti, vernici o altre forme di protezione per ridurre l’impatto dell’esposizione alla corrosione, all’umidità, ai prodotti chimici o ai raggi UV.
- Rispetto di norme e regolamenti: conformarsi alle norme industriali e ai regolamenti vigenti, spesso basati su ricerche approfondite e sul feedback dell’esperienza per garantire la sicurezza e l’affidabilità dei materiali.
Seguendo queste pratiche, è possibile ridurre in modo significativo il rischio di rottura dei materiali.
Le analisi di rottura e la frattografia consentono di comprendere le cause del guasto di un materiale. La prima analisi consiste nell’esaminare le superfici di un pezzo per determinare le caratteristiche della rottura e identificare i potenziali difetti del materiale. Quanto alla frattografia, consente di analizzare in modo più approfondito la struttura cristallina del pezzo rotto. Per analizzare la rottura di un materiale, sono disponibili diversi mezzi tecnici.
- La microscopia consente di osservare le fratture a livello microscopico, fornendo indicazioni sulla natura della rottura.
- Le prove di trazione , che consistono nel sottoporre il materiale a una forza di trazione fino alla rottura, sono anch’esse molto comuni.
- Le prove di flessione consentono invece di misurare la resistenza di un materiale alla flessione.
- La tomografia 3D è utile per analizzare le deformazioni interne del materiale prima e dopo la rottura.
- Le simulazioni numeriche vengono utilizzate per aiutare a comprendere la rottura a livello macroscopico.
Tutte queste tecniche, combinate tra loro, consentono di avere una visione globale e precisa del processo di rottura del materiale e quindi di misurare i limiti di resistenza di un materiale e prevenire potenziali rotture.
La frattografia è lo studio delle superfici di frattura dei materiali, che si concentra sull'esame della topografia della superficie di frattura per determinare la causa e il modo della frattura. Ciò avviene generalmente con l'ausilio di un microscopio elettronico a scansione (SEM), per osservare le caratteristiche microscopiche della superficie di frattura. Consente di identificare fenomeni come fatica, fragilità, duttilità, inclusioni e altri difetti dei materiali, in funzione del facies di frattura osservato. In sintesi, la frattografia è una specializzazione dell'analisi di rottura, incentrata specificamente sull'esame dettagliato delle superfici di frattura, mentre l'analisi di rottura è uno studio più globale delle cause e delle circostanze che circondano la rottura di un materiale o di una struttura.
