Analisi dell'usura da rotolamento di cuscinetti ceramici in assenza di lubrificazione: stato dell'arte, modelli previsionali e pianificazione di una campagna di caratterizzazione sperimentale

La crescente richiesta di sistemi meccanici operanti in condizioni estreme ha stimolato l’interesse verso cuscinetti realizzati in materiali ceramici, in particolare per applicazioni in assenza di lubrificazione. Questa tesi analizza il funzionamento dei cuscinetti ceramici, le principali modalità di fabbricazione e le strategie di progettazione adottate per garantire affidabilità e durata in condizioni di puro rotolamento. Viene approfondito il comportamento tribologico dei materiali ceramici, con particolare attenzione ai meccanismi di usura da rotolamento, dominati da fenomeni di frattura fragile. Lo stato dell’arte sull’usura da rotolamento nei materiali ceramici viene analizzato criticamente, con riferimento ai modelli teorici che descrivono il tasso di usura in assenza di lubrificazione. Su questa base, vengono discussi risultati sperimentali ottenuti tramite prove disc-on-disc su provini ceramici self-mated in condizioni di puro rotolamento, finalizzate alla caratterizzazione del volume di materiale asportato. Sulla base di questi studi, è stato sviluppato un modello predittivo applicabile ai cuscinetti ceramici, in grado di stimare il volume di usura e il conseguente aumento del gioco operativo nel tempo. Infine, la tesi descrive il ripristino e la messa a punto del banco prova Twin disc dell'Università di Padova, destinato a future campagne sperimentali per la validazione del modello proposto e la caratterizzazione tribologica di nuovi materiali ceramici.