Abstract
Gli ingranaggi conici ed ipoidi sono molto diffusi in applicazioni automobilistiche, industriali, marine ed aeronautiche permettendo la trasmissione della potenza tra assi incrociati. I trend mostrano come il mercato sia alla costante ricerca di ingranaggi conici ed ipoidi ad elevate prestazioni e pesi ridotti. La capacità di carico è quindi un aspetto fondamentale da tenere in considerazione durante il processo di progettazione. Oltre ai tipici cedimenti a fatica come pitting e rottura a piede del dente, che sono il risultato di cricche nucelate in o appena sotto la superficie, esistono modalità di cedimento causate da cricche che nucleano ad una profondità maggiore all’interno del materiale. Questo avviene solitamente in prossimità dell'area di contatto sul fianco attivo e possono essere osservate anche su ingranaggi conici ed ipoidi. Le cricche si propagano in direzione del piede dente del fianco scarico. Questa modalità di cedimento, nota come frattura del fianco, si verifica frequentemente su grandi ingranaggi conici a spirale e ingranaggi ipoidi poiché queste tipologie di ingranaggio mostrano raggi di curvatura equivalenti più grandi rispetto agli ingranaggi cilindrici ed elicoidali. A seguito del raggio di curvatura equivalente maggiore, la massima sollecitazione di taglio si ha più in profondità, laddove il materiale temprato presenta una resistenza ridotta. Parametri importanti che influenzano la capacità di carico a frattura del fianco sono la geometria, le condizioni operative, il materiale ed il trattamento termico. La frattura del fianco porta solitamente al cedimento totale del cambio e generalmente si verifica all'improvviso ed in modo inaspettato poiché l'inizio e la propagazione della cricca avvengono al di sotto della superficie del dente e, pertanto, non possono essere identificati con ispezioni visive.
Questo documento fornirà una panoramica della modalità di cedimento nota come frattura del fianco con particolare riferimento al caso di ingranaggi conici ed ipoidi. Inoltre, verrà spiegato nel dettaglio un metodo di calcolo semplificato di recente sviluppo per la determinazione della capacità di carico a frattura del fianco sulla base della geometria di un ingranaggio cilindrico virtuale secondo la norma ISO 10300 (2014).