PERCHÉ SI ROMPE UNA MOLLA

PERCHÉ SI ROMPE UNA MOLLA

Inauguriamo con questo articolo, il portale tecnico del Mollificio Valli e lo facciamo parlando del problema che nell’immaginario collettivo, rappresenta per antonomasia il problema delle molle, ovvero la rottura.

Tecnicamente la rottura di una molla si presenta quando avviene l’interruzione di continuità della struttura fisica del filo che compone la molla: in poche parole il filo si spezza in due o più parti.

Perché la molla si spezza?

La teoria dei materiali ci dice che un materiale si spezza quando in un punto della sua sezione viene superato il carico di rottura. Procedendo a ritroso, come si fa nella tecnica di problem solving 5Why, scendiamo di un livello e scopriamo cos’è il carico a rottura: si tratta di una grandezza fisica tipica di ogni materiale, che ha le dimensioni della pressione (si misura in Mpa, mega Pascal). Infatti si divide la forza applicata per l’area della sezione del materiale.

Tale grandezza la si incontra studiando una delle prime leggi fisiche formulate all’inizio della rivoluzione scientifica del seicento, la legge di Hooke.

Detto σ lo sforzo e ε l’allungamento, la legge di Hooke esprime il legame di proporzionalità diretta tra σ e ε tramite la costante E, che rappresenta il modulo di Young.

Quindi la relazione è σ = E x ε.

diagramma rottura molla

Questo legame di proporzionalità vale solo nella zona elastica del materiale, cioè quando la soppressione dello sforzo riporta il materiale alle dimensioni originali (ε=0). Nel grafico questa zona è quella rettilinea.

Successivamente il materiale entra nella zona elasto-plastica, supera il carico di snervamento (Rp0.2, per convenzione il valore che si ottiene intersecando il grafico con una retta parallela a quella della zona elastica, spostata di 0.2% di allungamento), raggiunge il carico massimo (Rm) e poco dopo si rompe.

Per definizione si usa Rm come carico di rottura, anche se la rottura avviene in realtà ad un carico inferiore, questo capita agli acciai per molle.

Quindi, per tornare alla nostra storia, se il sistema di forze applicato alla molla, porta il materiale a superare il valore di Rm, si ha prima una deformazione permanente (snervamento) e poi la rottura.

Ma è questo che capita nella realtà?

La risposta è no, le molle abitualmente si rompono prima di raggiungere il carico Rm del materiale con cui sono costruite. Anzi, si rompono anche quando si è ancora ben lontani anche dal raggiungimento del carico di snervamento.

Ci addentriamo nel campo della resistenza a fatica. Per capire quali sono le dinamiche che determinano la resistenza a fatica di una molla e quali sono altresì i fattori che la influenzano, occorre famigliarizzare con i seguenti concetti a cui dedicheremo i prossimi articoli:

  • Differenze tra sollecitazione statica e dinamica
  • Diagramma di Wöhler e di Goodman
  • I materiali e la loro struttura (difetti superficiali)
  • La pallinatura
  • L’ambiente di utilizzo (ambienti aggressivi e la corrosione)
  • Interferenze e fattori di rischio
  • La risonanza