La resistenza all'usura non è una proprietà intrinseca di un materiale ma
dipende dal sistema tribologico considerato. La corretta valutazione della
resistenza all’usura dovrebbe essere fatta tramite l'utilizzo di prove sul
campo che però risultano spesso lunghe, costose e complesse. Per questo
motivo sono state ideate prove più semplici che consistono nel ricreare un
sistema tribologico in laboratorio, quanto più significativo del meccanismo
di usura considerato. Tuttavia i risultati delle prove condotte in laboratorio
devono essere successivamente validati sul campo.
Taber Abraser
Il test più utilizzato per la misura della resistenza ad usura abrasiva sui Test di usura abrasiva
rivestimenti è il Taber Test. La prova viene effettuata montando i provini
su un piatto rotante sottoponendoli al contatto di due ruote abrasive che
rotolano e contemporaneamente strisciano, sotto l’applicazione di una forza
specifica. Esistono ruote abrasive costituite da diversi materiali: in generale
particelle ceramiche dure vengono inglobate in una matrice di materiale
polimerico. I residui di usura durante la prova sono aspirati per mezzo di
due ugelli posizionati sopra il provino.
Per quanto riguarda i rivestimenti in lega di nichel fosforo il test è consigliato
e standardizzato dalla normativa ASTM B733.
I parametri di prova sono i seguenti:
- Ruote abrasive: CS-10
- Carico su singola ruota: 1000 g
- Altezza ugelli aspirazione: 1 mm
Il provino rivestito viene montato sul disco rotante e viene testato per
1000 cicli consecutivi. Le ruote abrasive vengono quindi ricondizionate superficialmente
per esporre l’agente abrasivo. Il test si ripete per un totale
di almeno 7000 cicli.
Al termine della prova di usura viene usualmente calcolato il Taber Wear
Index (TWI), indice dell’usura, per ogni 1000 cicli scartando i primi 1000:
TWI =(Pi − Pf) · 1000 /n
dove:
Pi peso del provino prima della prova in mg,
Pf peso del provino al termine della prova in mg,
n numero di giri effettuati.
Pin-on-Disk
Una delle prove utilizzate per la valutazione della resistenza all'usura adesiva e per la misura del coefficiente di attrito dinamico è il Pin-on-Disk (o Ball-on-Disk).
La prova consiste nello strisciamento di un perno (o sfera) pressato contro un disco rotante con carico prestabilito. Per mezzo di una cella di carico viene misurata in modo continuo la forza perpendicolare al piano di strisciamento direttamente correlata con il coefficiente di attrito. La valutazione dell'usura viene effettuata misurando al miscoscopio o per mezzo di un profilometro la traccia di usura oppure per pesata differenziale.
Per quanto riguarda la nichelatura chimica e, in generale, i rivestimenti "sottili" l'usura non è facilmente misurabile a causa della piccolissima variazione di peso dei provini e la ridotta dimensione della traccia di usura.
La prova fornisce invece informazioni molto utili circa il coefficiente di attrito dinamico e il suo andamento con il procedere dell'usura.
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