Sollecitazioni ammissibili

Sollecitazione statica
Nelle molle a tazza realizzate con acciaio per molle, la tensione σ_OM in condizione piatta non dovrebbe essere molto superiore al limite di snervamento. Con tensioni superiori, la stabilità della molla a tazza non è più garantita ed il rilassamento sarà superiore rispetto ai valori indicati in paragrafo 8.3.



Sollecitazione dinamica
Pre-carico minimo

Durante il pre-assestamento, in seguito al superamento del limite di snervamento, nel punto I della sezione della molla a tazza si creano residue tensioni di trazione che possono causare dei principi di rottura in caso di sollecitazioni alternate. L'effetto della sollecitazione a trazione interna può essere compensata tramite sufficiente pre-carico delle molle. La corsa minima di pre-carico dovrebbe essere circa s = 0.15 h_o fino 0.20 h_o. In funzione al livello generale di sollecitazione della molla a tazza, il pre-carico può essere opportunamente modificato.


Sollecitazioni di lavoro

In caso di sollecitazioni oscillanti, il comportamento della molla a tazza è determinato dalle tensioni presenti sulla parte inferiore della molla. Il numero ipotetico dei cicli fino alla rottura risulta dalla tensione inferiore σ_u associata alla freccia minima e dalla tensione superiore σ_o associata alla freccia massima.
La rilevanza delle tensioni nella sezione II o nella sezione III dipende dal dimensionamento della molla a tazza. Il punto critico è evidenziato nel seguente diagramma.
Nella zona d'intersezione si consiglia di calcolare le tensioni σ_u in e σ_o in sia per il punto II, sia per il punto III.




Fig. 19:
Punti critici (sezione) in funzione a delta = D_e/D_i e h_o/t oppure K₄ · (h'_o/t').


Diagramma resistenza a fatica e durata attesa

I seguenti diagrammi mostrano la durata in cicli ipotetica in funzione a σ_U e σ_O.




Fig. 20
Diagramma resistenza a fatica per molla a tazza con
t<1.25




Fig. 21:
Diagramma resistenza a fatica per molla a tazza con 1.25 * t * 6 mm




Fig. 22:
Diagramma resistenza a fatica per molla a tazza con 6 * t * 14 mm


Questi diagrammi sono stati elaborati a seguito di misurazioni in laboratorio, supponendo una durata probabile del 99%. Sono stati esaminate molle a tazza singole e colonne composte da max. 10 molle a tazza in serie. Condizioni del test: movimento di forma sinusoidale, condizioni di guida quelle secondo cap. 7; temperatura ambiente; senza influenze di carattere chimico.
I pezzi esaminati non presentavano difetti o danni. In caso di condizioni diverse, come sollecitazioni a pulsanti o combinazioni in parallelo, oppure per colonne più lunghe, occorre inserire un fattore di sicurezza.
Nelle colonne di molle a tazza con curva caratteristica molto decrescente (p.e. serie C), è probabile che si verifichi una distribuzione non uniforme della freccia, riferita alle singoli parti, effetto ancora aumentato dal fattore d'attrito. In questi casi, la durata presumibile è inferiore rispetto a quella indicata dal diagramma.




Fig. 23:
Distribuzione della deformazione nella colonna di molle a tazza sec. K.H. Kerzer, misurata su molle a tazza 34x12.3x1.0 I_o = 2.25 mm. Colonna con 10, 20 e 30 molle a tazza combinata in serie. Freccia di pre-carico 0,1 mm, corsa 0,5 mm per ogni molla a tazza.

Preassestamento delle molle a tazza
Dopo il trattamento termico, le molle a tazza subiscono un processo di preassestamento. Durante questo processo, si riduce la loro lunghezza finita di montaggio, indipendentemente dalla sollecitazione, e le molle a tazza raggiungono quindi la loro dimensione I_o. nominale. Il processo di preassestamento deve essere eseguito in modo che successivamente, anche applicando un carico doppio rispetto a quello corrispondente a s = 0,75 h_o, le tolleranze del carico si mantengono nei valori prescritti al capitolo 11.
Il processo di precompressione è di breve durata, potrà verificarsi un ulteriore assestamento in caso di sollecitazioni lunghe, un fenomeno che si manifesta con la diminuzione del carico in condizioni costanti di compressione (rilassamento).
Le seguenti figure mostrano i valori di riferimento per il rilassamento. I diagrammi rappresentano la perdita percentuale di reazione elastica ΔF riferita alla reazione elastica originale F, in funzione alla tensione σ_OM.




Fig. 24:
Rilassamento ammissibile per molle a tazza di acciai al carbonio




Fig. 25:
Rilassamento ammissibile per molle a tazza in acciai legati al cromo e al cromo-vanadio secondo DIN 17221 e DIN 17222

Pallinatura
È possibile migliorare la resistenza alle sollecitazioni dinamiche delle molle a tazza tramite pallinatura. Con questo trattamento, la superficie del materiale della molla acquisisce delle tensioni di compressione interne che compensano le sollecitazioni a trazione, critiche per la durata.
La pallinatura però non sempre comporta solo effetti positivi; pertanto, in caso di dubbio si consiglia di contattare la CB.