Punti chiave dell’articolo
- Il fretting è una forma complessa di usura che combina effetti adesivi, abrasivi e corrosivi, e colpisce in particolare superfici metalliche soggette a micro-movimenti oscillatori.
- I test di laboratorio con tribometro Bruker UMT permettono di simulare condizioni realistiche per valutare la resistenza all’usura da fretting di lubrificanti e rivestimenti.
- Le paste lubrificanti MOLYKOTE si sono dimostrate significativamente più efficaci rispetto ai rivestimenti antiattrito, con cicatrici d’usura ridotte e maggiore stabilità nei risultati.
- La misurazione della cicatrice d’usura si conferma un parametro affidabile per confrontare l’efficacia dei lubrificanti fretting, in assenza di perdita di massa rilevabile.
- Mascherpa offre supporto tecnico specializzato per aiutare le aziende a selezionare i lubrificanti più adatti contro il fretting in base alle condizioni applicative specifiche.
Nel settore della progettazione meccanica e della manutenzione industriale, il fretting rappresenta una delle forme più complesse e subdole di usura. Si verifica quando due superfici metalliche, sottoposte a un carico statico e a micro-movimenti oscillatori, iniziano a degradarsi nel tempo. Questo fenomeno non riguarda solo l’usura meccanica, ma si colloca in uno spazio sinergico dove agiscono contemporaneamente usura adesiva, abrasiva e corrosiva. Le conseguenze possono essere critiche: dalla riduzione della durata dei componenti all’aumento del rischio di guasti imprevisti.
Molti progettisti e ingegneri di manutenzione si confrontano con il fretting wear in applicazioni dove sono presenti vibrazioni o micro-spostamenti, come cuscinetti, giunzioni a coda di rondine, sigillature, ingranaggi, mandrini o viti. Riconoscerne i segni, comprenderne i meccanismi e testare efficacemente le soluzioni lubrificanti disponibili è oggi una necessità per qualsiasi impianto che operi in condizioni dinamiche e con tolleranze strette.
Il fretting e le sue implicazioni nei sistemi meccanici
In tribologia, il termine fretting si riferisce a una specifica forma di usura o corrosione causata da movimenti relativi ripetitivi di piccola ampiezza tra due superfici a contatto, solitamente sotto carico. La particolarità di questa usura è che si verifica in spazi molto ristretti, con movimenti ridotti, e quindi si manifesta con caratteristiche estremamente localizzate, difficili da rilevare fino a quando il danno diventa critico.
Il movimento rompe i film ossidativi che normalmente proteggono la superficie metallica, generando particelle di usura che, a loro volta, agiscono come abrasivi. È per questo che il fretting può facilmente degenerare in fretting corrosion, peggiorando il danno e accelerando il degrado funzionale del componente. Non sorprende che nei settori dove precisione, resistenza meccanica e durata siano fondamentali, come l’automotive, l’aerospazio, l’energia, la gestione dell’usura da fretting sia una priorità tecnica.
Come si testa il fretting: metodo e parametri critici
Simulare efficacemente il fretting in laboratorio richiede la combinazione di tre parametri fondamentali: piccoli spostamenti, alta frequenza e carico elevato. Non tutti i tribometri sono adatti a queste condizioni, ma il test sviluppato da DuPont con lubrificanti MOLYKOTE ha dimostrato che anche strumenti non specializzati, se ben configurati, possono offrire risultati ripetibili e significativi.
Il sistema di test utilizzato è stato il Bruker UMT (Universal Mechanical Tester) con modulo blocco-anello, un setup in grado di riprodurre condizioni realistiche di fretting. L’oscillazione era di 9 gradi, con frequenze di 30 Hz e 50 Hz, mentre il carico applicato era di 100 N (153 MPa). La durata del test è stata mantenuta costante a due ore. Sebbene il sistema non prevedesse il controllo della temperatura, la combinazione di parametri ha permesso di rispettare i requisiti della norma di riferimento ASTM D1470.
Risultati dei test: confronto tra rivestimenti e paste
Il test è stato applicato sia a rivestimenti antiattrito commerciali che a paste lubrificanti per fretting, per coprire l’intero spettro delle soluzioni presenti sul mercato.
Nei test senza lubrificante, si sono verificati spesso early failure, cioè interruzioni anticipate causate da picchi di forza che facevano superare il coefficiente d’attrito massimo di 0,5. Quando i test venivano completati, la cicatrice d’usura sull’anello superava i 6 mm, misurata con micrometro.
Con i rivestimenti antiattrito, applicati con carico di 100 N, frequenza di 50 Hz e oscillazione di 9°, la dimensione media delle cicatrici si è mantenuta tra 5,2 mm e 5,5 mm. Rispetto all’assenza di lubrificazione, la riduzione è stata minima, con risultati spesso incoerenti e nuove interruzioni anticipate. Questo comportamento, tipico di sistemi ad alta frizione, non sorprende: il rivestimento, in questi casi, non garantisce sufficiente resistenza al fretting wear.
A livelli di prestazione superiori si è distinta il MOLYKOTE Paste 1, una pasta lubrificante specifica per applicazioni soggette a fretting. Il prodotto è stato testato 10 volte con le stesse condizioni (50 Hz, 100 N, 9° oscillazione, 2 ore), mostrando elevata ripetibilità.
Le cicatrici sul blocco misurate in alto, al centro e in basso hanno fornito valori tra 1,32 mm e 1,77 mm, con una deviazione standard di appena 0,14 mm. Anche la cicatrice sull’anello, misurata con la stessa metodologia, ha mostrato valori medi tra 3,81 mm e 5,96 mm, con deviazione standard di 0,66 mm. Un secondo prodotto pastoso, denominato Pasta 2, ha evidenziato risultati inferiori: cicatrici più larghe, maggiore variabilità e maggiore incidenza di fallimenti anticipati. Tuttavia, anche in questo caso le prestazioni sono risultate migliori rispetto ai rivestimenti.
Valutare l’efficacia: scar vs. perdita di massa
Una delle sfide nel test fretting è l’impossibilità di rilevare una perdita di massa significativa con bilancia a quattro decimali. Per questo, la misura della cicatrice d’usura è diventata il parametro principale per valutare l’efficacia dei lubrificanti fretting.
La relazione è diretta: maggiore la cicatrice, minore l’efficacia del lubrificante. Il test ha permesso di stabilire una gerarchia chiara tra i prodotti, dimostrando come la scelta del lubrificante influenzi in modo determinante le prestazioni contro l’usura da fretting.
Conclusione
Il fretting è una delle principali cause di guasto nei sistemi soggetti a micro-movimenti e vibrazioni. I test effettuati dimostrano che non tutti i lubrificanti sono in grado di garantire la stessa protezione: mentre i rivestimenti antiattrito forniscono risultati incostanti, le paste specifiche MOLYKOTE offrono prestazioni elevate, ripetibili e capaci di ridurre in modo netto le cicatrici da usura.
Mascherpa mette a disposizione il proprio know-how tecnico e la gamma completa di lubrificanti MOLYKOTE per supportare tecnici, ingegneri e manutentori nella scelta del prodotto più adatto alle loro esigenze. Che si tratti di test di laboratorio, supporto applicativo o consulenza tecnica, il nostro team è a disposizione per aiutarti a individuare le soluzioni più efficaci contro il fretting.
Contattaci per ricevere supporto tecnico personalizzato o per richiedere una consulenza sui lubrificanti fretting per il tuo impianto o la tua applicazione critica.
