Cos'è il test di compressione?

I test di compressione sono uno dei tipi fondamentali di test meccanici, insieme ai test di trazione e di flessione. I test di compressione sono utilizzati per determinare il comportamento di un materiale sotto carichi di schiacciamento applicati e sono tipicamente condotti applicando una pressione di compressione a un campione di test (di solito di una geometria cuboide o cilindrica) utilizzando piastre o dispositivi specializzati su una macchina di test universale. Durante il test, varie proprietà del materiale sono calcolate e tracciate come undiagramma stress-deformazione  che è usato per determinare qualità come limite elastico, limite proporzionale, punto di snervamento, resistenza allo snervamentoe, per alcuni materiali, resistenza alla compressione.


Perché eseguire un test di compressione?

I test di compressione permettono ai produttori di valutare l'integrità e la sicurezza di materiali, componenti e prodotti durante diverse fasi del processo di produzione. Le potenziali applicazioni possono variare dal test di resistenza del parabrezza di un'auto al test di resistenza delle travi di cemento usate nelle costruzioni. I materiali che mostrano un'alta resistenza alla trazione tendono a (ma non sempre!) mostrare una bassa resistenza alla compressione. Allo stesso modo, i materiali ad alta resistenza alla compressione tendono a mostrare una bassa resistenza alla trazione. Pertanto, il test di compressione è spesso utilizzato su materiali fragili come il calcestruzzo, i metalli, la plastica, la ceramica, i compositi e i materiali ondulati come il cartone. Questi materiali sono spesso utilizzati in una capacità portante dove la loro integrità sotto le forze di compressione è critica.

curva di stress/deformazione del test di compressione

 

A differenza dei test di trazione, che di solito sono condotti per determinare le proprietà di trazione di un materiale specifico, i test di compressione sono spesso eseguiti su prodotti finiti. Oggetti comuni come palle da tennis, palle da golf, bottiglie d'acqua, custodie protettive, tubi di plastica e mobili sono tutti esempi di prodotti che devono essere valutati per la loro resistenza alla compressione. Per esempio, un ingegnere potrebbe voler conservare la plastica creando bottiglie d'acqua con pareti più sottili, ma le bottiglie devono comunque essere abbastanza robuste da essere imballate in pallet e impilate l'una sull'altra per il trasporto. I test di compressione possono aiutare l'ingegnere a mettere a punto l'equilibrio tra la resistenza del prodotto e la conservazione del materiale.

Resistenza ultima alla compressione

La resistenza ultima alla compressione di un materiale è il valore dello stress di compressione raggiunto quando il materiale cede completamente. Quando i materiali fragili raggiungono la loro resistenza ultima alla compressione, vengono schiacciati e il carico scende drasticamente. I materiali con maggiore duttilità(la maggior parte delle plastiche) non si rompono, ma continuano a deformarsi  fino a quando il carico non viene più applicato al provino, ma piuttosto tra le due lastre di compressione. In questi casi, la resistenza alla compressione può essere riportata come deformazioni specifiche come 1%, 5% o 10% dell'altezza originale del provino.

Standard di test specifici del settore

Ci sono molti standard ASTM e ISO relativi ai test di compressione di una varietà di materiali. Per esempio, le industrie del mobile, dell'automobile e dei materassi seguono la norma ASTM D3574, che misura la deflessione della forza d'inserimento della schiuma poliuretanica. Questo test misura la morbidezza iniziale della schiuma misurando la forza quando la schiuma viene compressa al 25% del suo spessore originale. Il test misura quindi la sua capacità di sostegno misurando la forza quando viene compressa al 65% del suo spessore originale. Gli ingegneri dei sedili automobilistici specificano il valore di deflessione della forza di rientro della schiuma che vogliono nel loro prodotto finale, e lo stabilimento di produzione eseguirà il test diverse volte per turno per garantire che ogni singolo sedile prodotto offra la stessa sensazione in termini di morbidezza e supporto.

Attrezzatura di test

I test di compressione vengono eseguiti su macchine di test universali. Queste macchine sono disponibili in dimensioni e capacità di forza diverse, che vanno da 0,02 N a 2.000 kN. La maggior parte dei test a bassa forza viene eseguita su una macchina da tavolo come la serie 6800di Instron, mentre le applicazioni a forza più elevata richiedono telai da pavimento come quelli che si trovano nella serie industriale di Instron.

Una macchina di test universale deve essere dotata di un software di test e di piastre e accessori specifici per l'applicazione, come gli estensimetri. Il tipo di materiale da testare determinerà il tipo di accessori necessari e una singola macchina può essere adattata per testare qualsiasi materiale all'interno della sua gamma di forza semplicemente cambiando il fissaggio.  

Standard comuni per i test di compressione

ASTM D3574-17 - Metodi di test standard per materiali cellulari flessibili

ASTM D695-15 - Proprietà di compressione delle materie plastiche rigide

AITM 0010 - Metodo di test Airbus per la determinazione della resistenza alla compressione dopo l'impatto

ASTM C109 - Test di compressione su cubi di calcestruzzo da 2 pollici

ASTM D2844 - Test di trasudazione dell'umidità su terreni compattati

ASTM D3846 - Resistenza al taglio in piano della plastica rinforzata

ASTM D575-91 - (2012) Metodo A Proprietà della gomma in compressione

ASTM F1306 - Resistenza alla penetrazione a bassa velocità di film e laminati barriera flessibili

ASTM F2267 - Valutazione dei dispositivi di fusione del corpo invertebrale spinale sotto compressione assiale

EN12430 - Punto di compressione dell'isolamento termico

ISO 7886-1 - Test delle siringhe ipodermiche sterili

ISO 844 - Proprietà di compressione della plastica cellulare rigida