Effetto della corrosione sulla vita in esercizio di assali ferroviari

The aim of this thesis is the investigation of corrosion effects on the fatigue life of railway axles made of A1N and A1T steels, widely used in Europe. First of all, the in-air propagation behaviour of A1N steel, subjected to variable amplitude load blocks, has been characterized, also getting some closure measurements at R=-1. On the other side, A1T steel (whose mechanical behaviour is less well-known than the previous one) has been characterized with in-air static, cyclic, fatigue and crack growth tests at different load ratios. Then, both materials have been tested under rotation bending and arti cial rainwater, leading to crack growth data with the plastic replica technique. This data have been fitted with a short crack model, as LEFM is not representative of the corrosion fatigue phenomenon. The implemented crack growth model has been used to predict A1N and A1T axle lives subjected to various load spectra, representatives of typical operating conditions. Such life estimations turned out to be reasonable and a starting point in maintenance and inspection intervals.

Il presente lavoro di tesi si propone di indagare gli effetti della corrosione sulla vita a fatica di assali ferroviari prodotti negli acciai A1N e A1T, lar- gamente utilizzati in Europa. Innanzitutto, è stato caratterizzato il comportamento a propagazione in aria dell'acciaio A1N soggetto a blocchi di carico ad ampiezza variabile ed effettuando alcune misure di closure a R=-1. L'acciaio A1T (il cui comportamento meccanico è meno noto in letteratura) è, invece, stato caratterizzato in aria con prove statiche, cicliche, di fati- ca e di propagazione a vari rapporti di ciclo. Successivamente, entrambi i materiali sono stati sollecitati a fatica a essione rotante in ambiente corrosivo, ottenendo dati di propagazione con la tecnica delle repliche in acetato. L'interpretazione di tali dati è stata effettuata sulla base di un modello di propagazione già noto in letteratura per la descrizione del comportamento delle short cracks, in quanto la meccanica della frattura lineare elastica non può essere, in questo caso, rappresentativa del fenomeno. Il modello di propagazione implementato è stato utilizzato per stimare la vita di assili ferroviari prodotti in A1N e A1T e sollecitati con spettri di carico rappresentativi della vita in esercizio. Tali previsioni di vita sono risultate ragionevoli e un ot- timo punto di partenza per la de nizione degli intervalli di manutenzione e ispezione di assili sottoposti a corrosione in esercizio.