Eh la rottura a fatica è un grosso problema delle lege leggere... Ne approfitto visto che ne abbiamo appena parlato a lezione per dare qualche spiegazione in più...
Teoricamente una lega che lavora all'interno del suo limite di elasticità dovrebbe durare in eterno. In realtà se sottoposto ad un discreto numero di cicli la lega dopo un po darà la formazione di alcune micro cricche, invisibili ad occhio nudo.
Queste micro cricche per la Teoria di Griffith creano dei punti di debolezza. Per farla breve nelle zone di queste cricche, gli atomi che si trovano al bordo della cricca sono sollecitati molto di più rispetto agli atomi del reticolo "sano". Questo determina un allargamento della crepa anche sotto sollecitazioni che in un materiale senza difetti rientrerebbero nel campo elastico, perchè, localmente, la sollecitazione è oltre il limite di elasticità e quindi provoca la rottura dei legami. E' un po come quando si sottopone a trazione un lenzuolo intero e uno con un pezzettino strappato. Quello strappato cederà prima.
Queste cricche si formano tendenzialmente su spigoli o punti di discontinuità e tendono a propagarsi (per la sopracitata Teorina di Griffith) determinando una riduzione della sezione del materiale. Quando questa cricca è troppo estesa, e la sezione rimanente è troppo ridotta in relazione alla sollecitazione si ha la rottura.
Un cedimento per fatica è caratteristico perchè sulla crepa si distinguono due zone:
- una è la superficie criccata, solitamente piuttosto lucida e liscia. E' la parte in cui si è propagata la cricca.
- l'altra è la zona di rottura per schianto, più ruvida e opaca. E' la parte non interessata dalla cricca, che avendo una sezione molto ridotta rispetto a quella prevista in fase di progettazione non è in grado di contrastare la sollecitazione.
Detto questo appare chiaro che teoricamente si può prevedere un cedimento a fatica di una lega leggera (alluminio). Osservando con attenzione le zone più pericolose (spigoli o superfici di discontinuità, quindi saldature) prima di arrivare al cedimento per fatica si dovrebbero vedere delle crepe. Insomma guardando con attenzione il telaio dovrebbe essere possibile prevedere una rottura a fatica, a patto che la crepa non si sviluppi sotto la vernice o in zone non visibili.
Per quanto riguarda i materiali compositi a matrice polimerica (fibra di carbonio) il cedimento per fatica è più subdolo. Infatti la matrice polimerica (resina epossidica) in cui sono annegate le fibre è un materiale con un modulo di Young (o modulo di elasticità) molto alto. Di conseguenza è in grado di subire delle deformazioni importanti rimanendo nel campo elastico, senza dare segni esterni. Nel caso si abbia un cedimento del rinforzo di carbonio per fatica (o anche solo per un urto contro una pietra che ha causato una rottura della fibra) questo cedimento non è detto che sia visibile all'esterno. Se la resina epossidica è danneggiata, esternamente il materiale può sembrare perfetto. A questo punto diventa impossibile, se non ricorrendo a tecniche particolari quali gli ultrasuoni (tecniche molto costose), determinare lo stato del materiale che quindi può cedere di schianto, anche se esternamente sembrava perfetto.
Per chi volesse approfondire:
http://it.wikipedia.org/wiki/Meccanica_della_frattura - Meccanica della frattura e teoria di Griffith
http://it.wikipedia.org/wiki/Frattura_(metallurgia) - la frattura in metallurgia