Determinazione sperimentale della soglia di propagazione di cricche fisicamente corte mediante diversi metodi di misura dellla loro lunghezza

Abstract

La determinazione accurata della soglia di propagazione a fatica ΔK_th riveste un ruolo fondamentale sia per la comprensione dei meccanismi di propagazione di cricche nei materiali metallici sia per la previsione dell’affidabilità a lungo termine dei componenti strutturali. In questo contesto, l’accuratezza nella misura della dimensione di cricca rappresenta un aspetto critico, strettamente connesso alla qualità dei dati sperimentali. Il presente lavoro analizza diversi metodi sperimentali comunemente impiegati per il monitoraggio della crescita di cricche: la misura diretta con microscopio digitale, il metodo del potenziale elettrico in corrente continua (Direct Current Potential Drop - DCPD), la misura estensimetrica secondo il metodo della cedevolezza (back-face compliance) e l’impiego di crack gages. In particolare, l’accuratezza di ciascun metodo è confrontata con la reale dimensione di cricca rilevata sulla superficie di frattura al termine della prova. Più in dettaglio, sono state condotte prove di meccanica della frattura su provini SENB in acciaio 42CrMo4 temprato e rinvenuto, estratti da componenti reali di un motore navale. Le indagini hanno incluso sia test sopra soglia, mediante beach marking, sia prove in regime di soglia finalizzate alla determinazione della curva R-ciclica.

I risultati mostrano che il microscopio digitale e metodo DCPD garantiscono errori inferiori all’1.5%, mentre il metodo della cedevolezza risulta meno accurato (~4%). In condizioni di soglia, le differenze tra DCPD e crack gages sono particolarmente evidenti per piccoli incrementi di cricca (Δa ≤ 1 mm), evidenziando una sensibilità diversa tra propagazione superficiale e integrale del fronte di cricca.