Riparazione Cerchi in LegaRiparazione Cerchi in Lega

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Riparazione Cerchi in LegaRiparazione Cerchi in Lega

Stato dell’ArteStato dell’Arte• Con questa ricerca il CESTAR ha rivolto il proprio interessead una pratica, sempre più diffusa sul mercato delleriparazioni, quale è la riparazione strutturale dei cerchi inlega.

• I pareri dei tecnici in merito sono controversi, dal• I pareri dei tecnici in merito sono controversi, dalcostruttore che ne prescrive la sostituzione, anche inpresenza di un danno cosmetico (graffio, riga ecc..), altecnico riparatore che interviene su qualsiasi tipologia didanno.

• L’assenza di prove sperimentali in grado di andare asostegno di una o dell’altra tesi, di certo non semplifica lavita al consumatore, che appare disorientato e non in gradodi compiere una scelta ponderata.

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Riparazione Cerchi in LegaRiparazione Cerchi in Lega

ObiettiviObiettivi

Per poter far chiarezza sull’argomento, il CESTAR h a deciso

di testare la sicurezza e la bontà delle riparazion i offerte sul

mercato, mediante prove sperimentali.

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Il Danno da InvestigareIl Danno da Investigare• la prima variabile ovviamente è il danno da investigare. Per poter ottenere risultati in qualchemodo confrontabili occorre quindi bloccare le prime due variabili:

• l’entità del danno

• l’ubicazione del danno

• LaLa ricercaricerca saràsarà condottacondotta ragionandoragionando aa paritàparità didi dannodanno..

Le Variabili in GiocoLe Variabili in Gioco

Rim FlangeRim Flange

HumpHump

SpokeSpoke

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Ipotesi di PartenzaIpotesi di Partenza• Per poter selezionare questi parametri correttamente, il CESTAR ha condotto un’indagineintervistando alcuni riparatori sul mercato, con l’intento di comprendere fin dove si potesserospingere 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 cerchiodanneggiato, 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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Il Cerchio da TestareIl Cerchio da Testare• Una volta identificato il tipo di danno, la seconda variabile da tenere in considerazione è ilparticolare 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.

Le Variabili in GiocoLe Variabili in Gioco

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Non solo perché sono due caratteristiche che posson o far variare la risposta meccanica del cerchio in fase di urto, ma soprattutto

perché ne condizionano la riparazione.

Ipotesi di PartenzaIpotesi di Partenza• Con l’intento di porsi in sicurezza nel valutare la bontà el’efficienza delle riparazioni offerte sul mercato, ilCESTAR ha deciso di esaminare il “worst case”, sicercherà quindi di investigare una riparazione “completa”,che preveda quindi sia la sagomatura che la saldatura delbordo danneggiato.

• Per poter ottenere a seguito d’impatto un dannoclassificabile come deformazione + crepa, il cerchioselezionato per i test deve necessariamente appartenerealla classe, poche razze larghe.

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.

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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Le Fasi della Riparazione Le Fasi della Riparazione -- FilmatoFilmato

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Il filmato della riparazione può essere visualizzato mediante Il filmato della riparazione può essere visualizzato mediante il file il file allegato allegato

I Test I Test –– Impatto Pre e Post RiparazioneImpatto Pre e Post Riparazione• Per poter valutare il comportamento del cerchio nel suo insieme e verificare se la riparazioneha comportato variazioni alle caratteristiche meccaniche del materiale di cui è composto:saràsarà condottocondotto unun testtest d’impatto,d’impatto, nellenelle medesimemedesime condizioni,condizioni, siasia primaprima cheche dopodopo lala riparazioneriparazione..

• Sarà cosi possibile valutare se l’entità e la conformazione del danno, presente sul cerchiooriginale, differisce da quella impressa sul cerchio riparato.

• Il test sarà condotto su due cerchi.

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Cerchio OriginaleCerchio Originale NN°° 99

Le Prove Sperimentali Le Prove Sperimentali –– ImpattoImpatto

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Cerchio RiparatoCerchio Riparato NN°° 99

Le Prove Sperimentali Le Prove Sperimentali –– ImpattoImpatto

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14 provini ricavati da cerchi riparati e 16 provini dicerchi originali sono stati testati presso i laboratoridell’Università di Genova.

I provini sono stati assoggettati alle seguenti prove:

Le Prove SperimentaliLe Prove Sperimentali

• Analisi del Materiale (RX);• Durezza;• Flessione Statica e Dinamica;• Corrosione;• Sabbiatura;

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Analisi del MaterialeAnalisi del Materiale

• Su quattro campioni (2 integri e 2 danneggiati) sono statecondotte delle indagini radiografiche per l’accertamentodella presenza di eventuali difetti, sia nel materiale nondanneggiato, sia nel materiale riparato.

Riparato Originale

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.

Tubo RadiograficoTubo Radiografico

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2A 3A

Possibili inneschi di cricche, rappresentati da inclusioni di tungsteno provenienti dall'elettrodo TIG, visibili a seguito delle

prove di flessione.

Analisi del MaterialeAnalisi del Materiale

4A 2B

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DurezzaDurezza

• Lo scopo del test di durezza è valutare e quantificare lealterazioni termomeccaniche imposte dalla saldatura nellafase 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.Tempo di applicazione del carico: 20 secondi.

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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 chimicadifferente dal materiale base.

Statica:

Dinamica:

Flessione Statica e DinamicaFlessione Statica e Dinamica

• Su 6 campioni (3 integri e 3 riparati) è stata condotta unaprove di flessione a tre punti.

• La velocità di avanzamento del punzone è costante e paria 2 mm/min. La prova è stata condotta sino a rottura delprovino.

Dinamica:

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• Le prove sono state eseguite in controllo di carico,applicando cicli sinusoidali di tensione, con frequenza pari a10 Hz;

• Per determinare il carico minimo è stato considerato caricoagente sulle singole ruote, in condizioni statiche, dovuto alpeso del veicolo, pari a -4500 N.

• Il valore massimo della sinusoide di sollecitazione è statoassunto come variabile, in modo da analizzare diversi livellidi carico massimo. 18, 24, 26 e 30KN.

Flessione statica - Confronto

-10000

-5000

0-30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Flessione Statica Flessione Statica -- RisultatiRisultati• Il carico necessario per portare a rottura i provini riparati è in linea con quello rilevatonei campioni di cerchio originale, 25-30KN.

• Le deformazioni presenti nei provini riparati sono più contenute rispetto all’originale.

-35000

-30000

-25000

-20000

-15000

-10000

Corsa [mm]

For

za [N

]

1A 2A 3A OR4C OR2A OR3A__ Riparati __ Originali

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Flessione Dinamica Flessione Dinamica -- RisultatiRisultati• Contrariamente a ciò che accade usualmente, per riuscire a portare a rottura i proviniin un numero di cicli accettabile, è stato necessario sollecitare gli stessi in campoplastico.

• Dal grafico è possibile notare che con un carico di 18000N, sia il provino originaleche 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, inprossimità del carico di rottura(30.000N), ma è altamente improbabile che uncerchio nella vita quotidiana lavori ciclicamente sotto il suo carico di rottura.

30000

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CorrosioneCorrosione

• Due campioni originali e 2 riparati sono stati esposti anebbia salina secondo la normativa UNI EN ISO 9227 perun tempo pari a 384 ore in conformità a quanto richiesto dalRegolamento 124 della Comunità Europea.

• Sui campioni sono state praticate delle incisioni a croceprima 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).19

Corrosione Corrosione -- RisultatiRisultati

I campioni riparati presentano dei rigonfiamenti dellavernice in prossimità degli intagli già dal 9° giorno diesposizione, mentre i campioni con la verniceoriginale non hanno riportato corrosioni o distaccodella vernice.

Riparato n °6A Originale n °OR1D

Riparato n °7A Originale n °OR2D

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5 min.Repaired Original

Parametri di Prova:

SabbiaturaSabbiatura

• Un campione riparato ed uno origianele sono statisottoposti all’abrasione da parte di un getto di microsfere divetro per 30 minuti.

Original

OriginalRepaired

Repaired20 min.

13 min. Tipo di Sabbia: Microsfere di vetro;

Pressione del getto: 2bar;

Distanza del getto: 25cm;

Angolo d’impatto : 45°

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• Per poter rimuovere ogni dubbio, il CESTAR ha inviato presso ilaboratori tedeschi del TUV, due cerchi in lega riparati, per sottoporlialle prove di omologazione e verificare se dal punto di vista normativohanno le carte in regola per essere ancora commercializzati edutilizzati. I test sono attualmente in svolgimento.

Prove di OmologazioneProve di Omologazione

Parametri di Prova:

Standard: Test Rotolamento secondo regolamento ECE R124

Carico Max Ruota: 430kg;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 OmologazioneProve di Omologazione

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RisultatoRisultato PositivoPositivo per per entrambeentrambe::

Al Al terminetermine delladella provaprova non non sisi rilevanorilevanorotturerotture ne ne perditeperdite didi pressionepressione del del

pneumaticopneumatico..

• In conclusione possiamo affermare che le riparazioni strutturali analizzate, nonalterano le caratteristiche meccaniche del cerchio, nonostante la presenza nei provinitestati di difetti di saldatura.

• I testi di fatica sono stati condotti adottando carichi molto elevati, caricando iprovini in campo plastico e non in zona elastica come è consuetudine fare.

• Nei test condotti in laboratorio non sono emerse alterazioni tali da pregiudicare lasicurezza strutturale e la funzionalità del cerchio.

ConclusioniConclusioni

• Dal punto di vista cosmetico, la prova di corrosione mette in luce la minore protezioneofferta dalla verniciatura realizzata in carrozzeria rispetto a quella di primo impianto.Occorre precisare che la prova è certamente molto gravosa e simula un ambiente moltoaggressivo, difficilmente ripetibile nelle normali condizioni di utilizzo.

• La prova di sabbiatura dimostra che in caso di colpi di sasso, la reazione del film divernice 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 inlega è pari a 150€.

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