Nel mondo dei trattamenti meccanici volti alla riduzione degli stati tensionali di un materiale mediante sollecitazioni meccaniche cicliche troviamo il metodo Vibration Stress Relief (conosciuto più spesso come “metodo VSR” o “trattamento di vibrodistensione”).
Mediante vibrazioni meccaniche indotte da una massa eccentrica motorizzata si genera un regime oscillatorio sul componente. Queste oscillazioni, combinandosi con lo stato di tensione residua pre-esistente nel componente, inducono deformazioni tali che portano al superamento del limite di deformazione plastica instaurando nel componente un nuovo stato di equilibrio libero da tensioni.
La vibrodistensione è l’alternativa a basso costo ai trattamenti termici (esempio: ricottura in forno)
Il metodo Vibration Stress Relief (VSR) consente il raggiungimento di risultati analoghi a quelli ottenuti mediante i trattamenti termici, ma si discosta da questi per alcuni vantaggi fondamentali:
- Evita decadimento delle caratteristiche meccaniche ed evita l’ingrossamento del grano, conseguenze tipiche dei trattamenti termici
- Non viene richiesto il trasporto del componente da distendere: le attrezzatture per effettuare trattamenti di vibrodistensione hanno dimensioni tali che consento il trattamento in loco dei componenti
- Tempi di esecuzioni minimi (difficile superare le 2h di trattamento per singolo componente)
- Le superfici del componente non sono contaminate da depositi
- Le caratteristiche metallurgiche del materiale non vengono alterate
- Gli effetti del trattamento possono essere concentrati in zone critiche del componente: l’effetto fortemente anisotropo è uno dei principali elementi distintivi della vibrodistensione rispetto ai trattamenti termici che hanno invece un’azione più omogena.
- Possibilità di svincolarsi da impianti ed attrezzature (si pensi ai forni per la ricottura)
Principio base del trattamento di vibrodistensione
Parlando a livello industriale, quando una massa eccentrica viene applicata su un componente, questa induce nel componente un regime oscillatorio che è funzione di
- Caratteristiche geometriche del componente
- Posizionamento della massa eccentrica
- Frequenze di oscillazione
- Energia cinetica fornita alla massa eccentrica
- Vincoli imposti dal componete
Saper effettuare un trattamento di vibrodistensione significa sapere come posizionare la massa eccentrica (sorgente di eccitazione) e come individuare le giuste frequenze di oscillazione e la correttezza impostazione dei parametri di lavoro in modo tale da convogliare la massima energia erogata dal moto-vibratore dove è effettivamente necessaria.
La vibrodistensione funziona? Sì!
I risultati di un trattamento di vibrodistensione ben fatto sono paragonabili a quello ottenibili mediante i trattamenti termici. È possibile arrivare al quasi completo annullamento delle tensioni residue, aspetto che comporta un notevole vantaggio in termini di prolungamento della vita utile a fatica del componente: si è spesso registrato che componenti sottoposti a vibrodistensione hanno dimostrato una vita utile doppia rispetto ad analoghi componenti non trattati.