Expertise dell’usura industriale: identificare l’origine dei difetti in laboratorio

Una usura industriale può tradursi in perdite di prestazioni, fermi di produzione, non conformità o rotture premature. Quando un componente presenta difetti di superficie, una corrosione localizzata, una criccatura, striature, una perdita di adesione del rivestimento o una rottura, è essenziale determinare con precisione l’origine dell’usura. La sfida non è solo constatare il degrado, ma ricostruirne il meccanismo: attrito, fatica, ambiente corrosivo, difetto del materiale, trattamento superficiale non idoneo o contaminazione esterna. L’expertise dell’usura condotta in laboratorio consente di oggettivare le cause e di orientare le azioni correttive.

L’analisi può mettere in evidenza irregolarità superficiali, microfessure, striature, una rugosità anomala, tracce di attrito, perdite di adesione, un’usura localizzata o una perdita di spessore del rivestimento. Lo studio della topografia superficiale aiuta a qualificare la gravità del degrado e a verificare la conformità del trattamento applicato al componente.

Le indagini si basano in particolare su MEB-EDX per osservare la morfologia e ottenere un’identificazione elementare semi-quantitativa, sul microscopio ottico per gli esami metallografici, sul durometro per le misure di durezza Vickers, Brinell o Rockwell, nonché su ICP e analizzatori elementari per verificare la composizione del componente metallico. Analisi di chimica superficiale tramite XPS possono completare lo studio quando l’interfaccia o il rivestimento sono coinvolti.

Il ricorso a un laboratorio specializzato consente di andare oltre una semplice constatazione visiva. Una expertise dell’usura strutturata fornisce una diagnosi argomentata sul meccanismo di guasto, sulla zona di innesco, sui fattori aggravanti e sulla conformità del materiale o del rivestimento. Questo approccio riduce le ipotesi, facilita il processo decisionale e aiuta a definire azioni correttive mirate sul processo, sul materiale o sulle condizioni di esercizio.

Il laboratorio mette in atto un approccio multi-tecnica per mettere in relazione le osservazioni visive, topografiche, metallografiche e chimiche. Questo metodo consente di studiare il facciale di rottura, la microstruttura, la durezza, la composizione elementare, lo stato superficiale e la resistenza alla corrosione. A seconda delle esigenze, le indagini possono includere un’osservazione presso il Laboratoire Analyse Meb, esami in Laboratoire Analyses Met, ricerche di inclusioni tramite Analyse Inclusion Laboratoire oppure verifiche specifiche di conformità. L’obiettivo è qualificare il fenomeno, localizzare l’innesco del degrado e fornire risultati utilizzabili per la produzione, la qualità e la R&S.

Quando un componente è rotto o corroso, l’expertise mira a determinare se la rottura è fragile, duttile o per fatica, a localizzare l’innesco e a seguirne la propagazione. Il confronto tra zona sana e zona difettosa consente di evidenziare una differenza di durezza, di microstruttura o di composizione. Agenti ossidanti, corrosivi o contaminazioni esterne possono inoltre essere ricercati per valutare l’inadeguatezza tra il componente e il suo ambiente di utilizzo.

Per le problematiche di corrosione o di tenuta dei materiali, possono essere eseguite prove elettrochimiche: potenziale libero OCV, velocità di corrosione LSV, impedenza elettrochimica EIS e studio dell’accoppiamento galvanico. Prove di invecchiamento accelerato e di nebbia salina consentono di valutare la resistenza in condizioni di sollecitazione. A seconda dei casi, analisi complementari come la DRX o controlli secondo riferimenti tecnici, ad esempio Laboratoire Analyse Iso 21392, possono essere pertinenti.

I risultati delle analisi sono utili per gestire una non conformità, dirimere una controversia tecnica, rendere più affidabile un componente prima della rimessa in produzione o validare una scelta di materiale in fase di R&S. Consentono inoltre di anticipare i fenomeni di corrosione e di usura prima dell’industrializzazione.

Per iniziare, è opportuno trasmettere il contesto d’uso del pezzo, le condizioni di sollecitazione, i sintomi osservati, i requisiti di conformità e, se possibile, un pezzo di riferimento sano. Il laboratorio definisce quindi una strategia di prove adatta: osservazione, sezione metallografica, misura della durezza, analisi chimiche, caratterizzazione della superficie o prove di corrosione. Questo approccio progressivo consente di rispondere rapidamente alle prime domande e poi di approfondire se necessario.