Presentazione ricerca

Riparazione Cerchi in Lega
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Riparazione Cerchi in Lega
Stato dell’Arte
• Con questa ricerca il CESTAR ha rivolto il proprio interesse
ad una pratica, sempre più diffusa sul mercato delle
riparazioni, quale è la riparazione strutturale dei cerchi in
lega.
• I pareri dei tecnici in merito sono controversi, dal
costruttore che ne prescrive la sostituzione, anche in
presenza di un danno cosmetico (graffio, riga ecc..), al
tecnico riparatore che interviene su qualsiasi tipologia di
danno.
• L’assenza di prove sperimentali in grado di andare a
sostegno di una o dell’altra tesi, di certo non semplifica la
vita al consumatore, che appare disorientato e non in grado
di compiere una scelta ponderata.
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Riparazione Cerchi in Lega
Obiettivi
Per poter far chiarezza sull’argomento, il CESTAR ha deciso
di testare la sicurezza e la bontà delle riparazioni offerte sul
mercato, mediante prove sperimentali.
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Le Variabili in Gioco
Il Danno da Investigare
• la prima variabile ovviamente è il danno da investigare. Per poter ottenere risultati in qualche
modo confrontabili occorre quindi bloccare le prime due variabili:
• l’entità del danno
• l’ubicazione del danno
• La ricerca sarà condotta ragionando a parità di danno.
danno.
Rim Flange
Hump
Spoke
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Ipotesi di Partenza
• Per poter selezionare questi parametri correttamente, il CESTAR ha condotto un’indagine
intervistando alcuni riparatori sul mercato, con l’intento di comprendere fin dove si potessero
spingere con la riparazione e se vi fossero, secondo il loro parere, dei limiti legati alla sicurezza.
• I riparatori sono stati tutti concordi nell’affermare che i presupposti per far si che un cerchio
danneggiato, possa essere classificato come riparabile sono che:
1) La parte danneggiata sia confinata al bordo esterno
o interno del cerchio.
2) Le razze non siano distorte
e/o non in asse.
3) Il canale interno, presente sulla
balconata (Hump), non sia
stato deformato.
4) Non vi sono vincoli particolari legati alla
composizione della leghe di alluminio
di cui il cerchio è costituito.
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Le Variabili in Gioco
Il Cerchio da Testare
• Una volta identificato il tipo di danno, la seconda variabile da tenere in considerazione è il
particolare da riparare, il cerchio stesso.
In termini di:
• materiale e quindi il tipo di lega di alluminio di cui è composto;
• la geometria e quindi la dimensione e il numero delle razze.
Non solo perché sono due caratteristiche che possono far variare
la risposta meccanica del cerchio in fase di urto, ma soprattutto
perché ne condizionano la riparazione.
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Ipotesi di Partenza
• Con l’intento di porsi in sicurezza nel valutare la bontà e
l’efficienza delle riparazioni offerte sul mercato, il
CESTAR ha deciso di esaminare il “worst case”, si
cercherà quindi di investigare una riparazione “completa”,
che preveda quindi sia la sagomatura che la saldatura del
bordo danneggiato.
• Per poter ottenere a seguito d’impatto un danno
classificabile come deformazione + crepa, il cerchio
selezionato per i test deve necessariamente appartenere
alla classe, poche razze larghe.
Vettura: Ford Fiesta
Casa Produttrice: Ronal
Dimensioni Cerchio: 6Jx15 H2 ET47,5
Materiale: Lega di Alluminio-Silicio (AlSi11)
Processo Produttivo: Fusione
Numero Bulloni per il Fissaggio: 4
Numero Razze: 5
Dimensione Pneumatico: 195/50R15
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Sulla base di queste
informazioni tecniche, e
osservando i dati di vendita
in Italia e all’estero, il
CESTAR è riuscito ad
identificare il modello di
cerchio in lega adatto, sul
quale condurre la ricerca.
Le Fasi della Riparazione - Filmato
Il filmato della riparazione può essere visualizzato mediante il file
allegato
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I Test – Impatto Pre e Post Riparazione
• Per poter valutare il comportamento del cerchio nel suo insieme e verificare se la riparazione
ha comportato variazioni alle caratteristiche meccaniche del materiale di cui è composto:
sarà condotto un test d’impatto, nelle medesime condizioni, sia prima che dopo la riparazione.
riparazione.
• Sarà cosi possibile valutare se l’entità e la conformazione del danno, presente sul cerchio
originale, differisce da quella impressa sul cerchio riparato.
• Il test sarà condotto su due cerchi.
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Le Prove Sperimentali – Impatto
Cerchio Originale
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N° 9
Le Prove Sperimentali – Impatto
Cerchio Riparato
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N° 9
Le Prove Sperimentali
14 provini ricavati da cerchi riparati e 16 provini di
cerchi originali sono stati testati presso i laboratori
dell’Università di Genova.
I provini sono stati assoggettati alle seguenti prove:
• Analisi del Materiale (RX);
• Durezza;
• Flessione Statica e Dinamica;
• Corrosione;
• Sabbiatura;
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Analisi del Materiale
• Su quattro campioni (2 integri e 2 danneggiati) sono state
condotte delle indagini radiografiche per l’accertamento
della presenza di eventuali difetti, sia nel materiale non
danneggiato, sia nel materiale riparato.
Riparato
Originale
Tubo Radiografico
Dalle immagini radiografiche emerge che i cerchioni nuovi non
presentano difetti, mentre in quelli riparati sono presenti sia
porosità sia inclusioni di tungsteno provenienti dall'elettrodo
TIG.
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Analisi del Materiale
Possibili inneschi di cricche, rappresentati da inclusioni di
tungsteno provenienti dall'elettrodo TIG, visibili a seguito delle
prove di flessione.
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2A
3A
4A
2B
Durezza
• Lo scopo del test di durezza è valutare e quantificare le
alterazioni termomeccaniche imposte dalla saldatura nella
fase di riparazione.
Parametri di Prova:
Tipo di prova: Vickers con penetratore piramidale in diamante;
Carico applicato: 200 g;
Tempo di applicazione del carico: 20 secondi.
Reparato
Originale
I campioni riparati presentano dei valori di durezza più elevati nella zona saldata,
dato che sono stati utilizzati materiali d’apporto dalla composizione chimica
differente dal materiale base.
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Flessione Statica e Dinamica
Statica:
• Su 6 campioni (3 integri e 3 riparati) è stata condotta una
prove di flessione a tre punti.
• La velocità di avanzamento del punzone è costante e pari
a 2 mm/min. La prova è stata condotta sino a rottura del
provino.
Dinamica:
• Le prove sono state eseguite in controllo di carico,
applicando cicli sinusoidali di tensione, con frequenza pari a
10 Hz;
• Per determinare il carico minimo è stato considerato carico
agente sulle singole ruote, in condizioni statiche, dovuto al
peso del veicolo, pari a -4500 N.
• Il valore massimo della sinusoide di sollecitazione è stato
assunto come variabile, in modo da analizzare diversi livelli
di carico massimo. 18, 24, 26 e 30KN.
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Flessione Statica - Risultati
• Il carico necessario per portare a rottura i provini riparati è in linea con quello rilevato
nei campioni di cerchio originale, 25-30KN.
• Le deformazioni presenti nei provini riparati sono più contenute rispetto all’originale.
Flessione statica - Confronto
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
0
-5000
Forza [N]
-10000
-15000
-20000
-25000
-30000
-35000
Corsa [mm]
1A
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__ Riparati
2A
3A
__
OR4C
Originali
OR2A
OR3A
Flessione Dinamica - Risultati
• Contrariamente a ciò che accade usualmente, per riuscire a portare a rottura i provini
in un numero di cicli accettabile, è stato necessario sollecitare gli stessi in campo
plastico.
• Dal grafico è possibile notare che con un carico di 18000N, sia il provino originale
che quello riparato dopo un milione di cicli, non presentavano rotture.
• Dal confronto delle curve di probabilità si nota che i risultati sono molto simili:
• La differenza più marcata, la si riscontra verso i livelli di carico più elevati, in
prossimità del carico di rottura(30.000N), ma è altamente improbabile che un
cerchio nella vita quotidiana lavori ciclicamente sotto il suo carico di rottura.
30000
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Corrosione
• Due campioni originali e 2 riparati sono stati esposti a
nebbia salina secondo la normativa UNI EN ISO 9227 per
un tempo pari a 384 ore in conformità a quanto richiesto dal
Regolamento 124 della Comunità Europea.
• Sui campioni sono state praticate delle incisioni a croce
prima dell’esposizione.
È stata testata la resistenza alla
corrosione della zona riparata del
campione, quella di colore grigio.
Parametri di Prova:
Soluzione Utilizzata: Cloruro di sodio al 5%;
Temperatura di Prova: 35°C;
Tempo di Esposizione: 384h (16giorni).
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Corrosione - Risultati
I campioni riparati presentano dei rigonfiamenti della
vernice in prossimità degli intagli già dal 9° giorno di
esposizione, mentre i campioni con la vernice
originale non hanno riportato corrosioni o distacco
della vernice.
Riparato n°6A
Originale n°OR1D
Riparato n°7A
Originale n°OR2D
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Sabbiatura
• Un campione riparato ed uno origianele sono stati
sottoposti all’abrasione da parte di un getto di microsfere di
vetro per 30 minuti.
Repaired
5 min.
Original
Parametri di Prova:
Repaired
13 min.
Original
Tipo di Sabbia: Microsfere di vetro;
Pressione del getto: 2bar;
Distanza del getto: 25cm;
Angolo d’impatto : 45°
Repaired
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20 min.
Original
Prove di Omologazione
• Per poter rimuovere ogni dubbio, il CESTAR ha inviato presso i
laboratori tedeschi del TUV, due cerchi in lega riparati, per sottoporli
alle prove di omologazione e verificare se dal punto di vista normativo
hanno le carte in regola per essere ancora commercializzati ed
utilizzati. I test sono attualmente in svolgimento.
Parametri di Prova:
Standard: Test Rotolamento secondo regolamento ECE R124
Carico Max Ruota: 430kg;
Carico di Prova: 430 x 2,5 = 1075kg;
Pressione di Gonfiaggio: 4,5 bar;
Durata: 2000 km;
Velocità: 80km/h;
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Prove di Omologazione
Risultato Positivo per entrambe
entrambe::
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Al termine della prova non si rilevano
rotture ne perdite di pressione del
pneumatico..
pneumatico
Conclusioni
• In conclusione possiamo affermare che le riparazioni strutturali analizzate, non
alterano le caratteristiche meccaniche del cerchio, nonostante la presenza nei provini
testati di difetti di saldatura.
• I testi di fatica sono stati condotti adottando carichi molto elevati, caricando i
provini in campo plastico e non in zona elastica come è consuetudine fare.
• Nei test condotti in laboratorio non sono emerse alterazioni tali da pregiudicare la
sicurezza strutturale e la funzionalità del cerchio.
• Dal punto di vista cosmetico, la prova di corrosione mette in luce la minore protezione
offerta dalla verniciatura realizzata in carrozzeria rispetto a quella di primo impianto.
Occorre precisare che la prova è certamente molto gravosa e simula un ambiente molto
aggressivo, difficilmente ripetibile nelle normali condizioni di utilizzo.
• La prova di sabbiatura dimostra che in caso di colpi di sasso, la reazione del film di
vernice del cerchio riparato complessivamente non è inferiore a quella originale.
• il costo della riparazione investigata è di 80€, mentre il costo minimo di un cerchio in
lega è pari a 150€.
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