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Usura e Tribologia

Usura e Tribologia

Effetti tribologici al microscopio

Usura e Tribologia

La soluzione dei problemi di usura inizia con un esame dettagliato del sistema tribologico compresi tutti i fattori che ne influenzano. Da quest’analisi è possibile conoscere quali condizioni di attrito e meccanismi di usura sono da tenere in considerazione e il momento in cui entrano in gioco.

In pratica, più di uno di questi effetti è attivo in un dato momento o si verificano consecutivamente durante il processo di usura. Tuttavia, solitamente è uno di essi a svolgere il ruolo predominante nei guasti dovuti all'usura.

L'esperienza dimostra che ogni sistema tribologico può essere ottimizzato dalla scelta del giusto rivestimento.

Sistema tribologico

Un sistema tribologico è costituito dalle superfici di due componenti che sono a contatto e in movimento tra di loro e con l'ambiente circostante. Il tipo, l'andamento e l'estensione dell'usura sono determinati dai materiali e dalle finiture dei componenti, da eventuali materiali intermedi, dagli influssi circostanti e dalle condizioni operative.

  1. Oggetto base
  2. Oggetto antagonista
  3. Influenze circostanti: temperatura, umidità relativa, pressione
  4. Materiali intermedi: olio, grasso, acqua, particelle, contaminanti
  5. Carico
  6. Movimento

Meccanismi tipici di usura

  • Usura abrasiva

    Rimozione di materiale dovuta a particelle dure e affilate che si interpongono tra le superfici interagenti. Può anche essere causata da superfici dure o taglienti e da picchi di asperità di una o dell'altra superficie.

    Le conseguenze sono graffi, scanalature, micro scheggiature, variazioni dimensionali e punti lucidi sulle superfici trattate degli utensili.

  • Usura adesiva

    In condizioni sfavorevoli di lubrificazione e contatto o di funzionamento a secco, le coppie di attrito formano un legame adesivo. È una circostanza frequente quando i materiali di entrambe le superfici hanno una composizione simile o una particolare affinità reciproca.

    Le conseguenze sono: saldature a freddo, sfregamenti, rigature, avvallamenti, grippaggio, taglienti di riporto, rotture degli utensili.

  • Fatica superficiale

    Le sollecitazioni meccaniche ripetute e alternate portano alla formazione e alla propagazione di cricche sotto la superficie sollecitata, che viene così distrutta.

    Le conseguenze sono cricche trasversali e di cresta, corrosione e microcorrosione (soprattutto nel contatto di rotolamento), rottura degli utensili.

  • Reazione tribochimica

    Reazione tribochimica (tribo-ossidazione)

    Il contatto tribologico di scorrimento porta a una reazione chimica; i prodotti della reazione influenzano i processi tribologici sulla superficie. Ad esempio, le coppie di componenti con tolleranze ridotte possono incepparsi.

    L'usura tribochimica nelle operazioni di taglio deriva dalla diffusione. In generale, l'usura tribochimica è maggiore con l'aumento della temperatura. Una causa frequente di usura tribochimica è l'ossidazione.

    Le conseguenze della tribo-ossidazione includono la corrosione da sfregamento.

  • Corrosione

    La corrosione deriva dalla reazione chimica o elettrochimica tra un metallo e le sostanze con cui entra in contatto, ad esempio soluzioni elettrolitiche, gas umidi o fusioni. Anche i carichi meccanici possono favorire la corrosione.

    Le conseguenze sono l'attrito, la corrosione da vaiolatura, le crepe e la ruggine.

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