| Macchina per il prova di trazione | |
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Telaio di carico Le macchine per prova di trazione possono essere disponibili in configurazioni a colonna singola o doppia a seconda della loro capacità di forza. |
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Software Il software di test è il punto in cui gli operatori configurano i metodi di test e i risultati di output. |
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Cella di carico La cella di carico è un trasduttore che misura la forza applicata al campione. Le celle di carico Instron sono accurate fino a 1/1000 di capacità della cella di carico. |
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Prese e attrezzature È disponibile un’ampia gamma di prese e attrezzature per campioni di test diversi materiali, forme e dimensioni. |
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Misura della deformazione Alcuni metodi di test richiedono la misurazione dell’allungamento di un campione sotto carico. AVE2 di Instron può misurare le modifiche alla lunghezza del campione fino a ± 1 μm o allo 0,5% della lettura. |
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IMPOSTAZIONE DI UN PROVA DI TRAZIONE
Per eseguire un prova di trazione, un operatore deve eseguire una serie di attività per garantire che il test sia condotto in conformità con le norme di test interne e/o esterne. A seconda del laboratorio queste attività potrebbero essere automatizzate parzialmente o interamente, sebbene la responsabilità della correttezza dell’impostazione sia sempre dell’operatore.
Selezione del metodo di test
Dopo aver caricato il campione nel sistema e collegato l’estensimetro, è il momento di iniziare il test. Quando si imposta il test, si seleziona il metodo di test appropriato nel software di test e si inseriscono tutti i parametri necessari relativi alla velocità del test, alle misurazioni dei campioni o ai criteri finali. Dopo aver indicato al sistema di avviarsi, la macchina applicherà una forza di trazione al campione come prescritto dal metodo di test e registrerà i dati man mano che il campione risponde allo stress. Una volta completato il test, il campione può essere rimosso e i dati esportati per ulteriori studi.
Le geometrie dei campioni variano ampiamente a seconda del materiale da testare e del metodo di test o della norma utilizzata. Gli enti normativi come ASTM e ISO hanno requisiti standardizzati per i campioni di diversi materiali, il che consente di confrontare in modo affidabile le loro proprietà tra lotti e produttori diversi.
I campioni di trazione vengono comunemente lavorati a macchina o pressofusi a forma di osso di cane, il che fornisce “spalle” progettate per essere trattenute dalle prese della macchina di test e una “lunghezza di misurazione” in cui saranno misurate le proprietà di trazione. Le dimensioni di queste spalle, la lunghezza dello strumento di misurazione tra di esse e la lunghezza e la larghezza dell’intero campione sono prescritte dalla norma di analisi.
A seconda delle dimensioni e della consistenza del materiale possono essere necessari diversi tipi di presa e superfici frontali delle ganasce per afferrare correttamente i campioni. Le prese sono disponibili in un’ampia varietà di capacità di forza e con superfici rivestite in gomma, lisce, dentellate e di altro tipo. Al fine di garantire che la forza sia applicata nella direzione corretta, sono disponibili diversi dispositivi di allineamento per assistere gli operatori nell’inserimento di un campione nelle prese.
La tensione è una misurazione della deformazione di un campione sotto stress ed è una parte fondamentale della caratterizzazione dei materiali richiesta dalla maggior parte delle norme di test. I dispositivi di misurazione della tensione, come gli estensimetri, solitamente vengono utilizzati per effettuare questa misurazione. I dispositivi di contatto, come gli estensimetri a clip, vengono collegati al campione dopo essere stati posizionati nelle prese.
Dopo aver caricato il campione nel sistema e collegato l’estensimetro, è il momento di iniziare il test. Quando si imposta il test, si seleziona il metodo di test appropriato nel software di test e si inseriscono tutti i parametri necessari relativi alla velocità del test, alle misurazioni dei campioni o ai criteri finali. Dopo aver indicato al sistema di avviarsi, la macchina applicherà una forza di trazione al campione come prescritto dal metodo di test e registrerà i dati man mano che il campione risponde allo stress. Una volta completato il test, il campione può essere rimosso e i dati esportati per ulteriori studi.
ANALISI DEI DATI DEI PROVA DI TRAZIONE Comprendere le proprietà meccaniche dei materiali
La misurazione di un materiale o di un prodotto in tensione consente ai produttori di ottenere un profilo completo delle sue proprietà di trazione. Se inseriti in un grafico, questi dati risultano in una curva di stress/trazione che mostra come il materiale ha reagito alle forze applicate. Sebbene norme diverse richiedano la misurazione di proprietà meccaniche diverse, i maggiori punti di interesse sono di solito il punto di rottura o guasto, il modulo di elasticità, la resistenza alla trazione e la deformazione.
Carico di rottura
Una delle più importanti proprietà che possiamo determinare per un materiale è il suo carico di rottura (UTS, Ultimate Tensile Strength). Si tratta dello stress massimo che un campione sostiene durante il test. La UTS può essere pari o meno alla forza del campione alla rottura, in base al fatto che il materiale sia fragile, duttile o mostri proprietà di entrambi. A volte un materiale può risultare duttile quando testato in laboratorio, ma, quando messo in servizio ed esposto a condizioni di temperatura estremamente basse, può virare a un comportamento fragile.
Legge di Hooke
Per la maggior parte dei materiali la parte iniziale del test mostra una relazione lineare tra la forza applicata o il carico e l’allungamento mostrato dal campione. In questa regione lineare la linea soddisfa la relazione definita Legge di Hooke, tale per cui il rapporto tra stress e trazione è una costante. E è l’inclinazione della linea in questa regione, dove lo stress (σ) è proporzionale alla trazione (ε) ed è definito il modulo di elasticità o modulo di Young:
$$E = {σ\ \overε}$$
Modulo di elasticità
Il modulo di elasticità è una misura della durezza del materiale che si applica esclusivamente nella regione lineare iniziale della curva. All’interno di questa regione lineare, il carico duttile può essere rimosso dal campione e il materiale tornerà nelle esatte condizioni in cui si trovava prima che fosse applicato il carico. Nel punto in cui la curva non è più lineare e devia dalla relazione linea-retta, la Legge di Hooke non è più applicabile e si verificano delle deformazioni permanenti nel campione. Questo punto è chiamato limite elastico o proporzionale. Da questo punto in poi nel prova di trazione il materiale reagisce in modo plastico a qualsiasi aumento di carico o stress ulteriore. Non ritornerà più alla sua condizione originale non sotto stress se il carico viene rimosso.
Resistenza allo snervamento
La resistenza allo snervamento di un materiale è definita come la sollecitazione applicata al materiale in cui inizia a verificarsi una deformazione plastica.
Metodo di deviazione
Per alcuni materiali (ad es. metalli e plastica) la deviazione dalla regione elastica lineare non può essere identificata facilmente. Pertanto è autorizzato un metodo di deviazione per determinare la resistenza allo snervamento del materiale. Questa metodologia viene applicata comunemente quando si misura la resistenza allo snervamento dei metalli. Quando si testano i metalli secondo la norma ASTM E8/E8M, una deviazione è specificata come percentuale di trazione (di solito 0,2%). La sollecitazione (R) che viene determinata dal punto di intersezione “r” quando la linea della regione elastica lineare (con pendenza uguale al modulo di elasticità) viene tracciata dalla deviazione “m” diventa il limite di snervamento da deviazione.
Moduli alternativi
Le curve duttili di alcuni materiali non hanno una regione lineare ben definita. In questi casi la norma ASTM E111 prevede metodi alternativi per determinare il modulo di un materiale, nonché il modulo di Young. Questi moduli alternativi sono il modulo secante e il modulo tangente.
Tensione
Potremo trovare anche il quantitativo di distensione o allungamento che il campione sopporta durante il di trazione. Questo può essere espresso come una misura assoluta nel cambiamento di lunghezza o come una misura relativa definita “trazione”. La trazione stessa può essere espressa in due modi diversi, come “trazione tecnica” e “trazione vera”.
La trazione tecnica è probabilmente l’espressione più semplice e più comune della tensione utilizzata. Si tratta del rapporto tra il cambiamento in lunghezza e la lunghezza originale:
$$e = {L-Lₒ \ \over Lₒ} = { \Delta L\over Lₒ}$$
La trazione vera è simile, ma si basa sulla lunghezza istantanea del campione durante l’avanzamento del test, dove Li è la lunghezza istantanea e L0 è la lunghezza iniziale:$$ε = In {Lᵢ \ \over Lₒ}$$
APPARECCHIATURE PER PROVA DI TRAZIONE INSTRON Sistemi, componenti e parti
Le macchine per PROVA di trazione sono disponibili in dimensioni e capacità di forza diverse, che vanno da 0,02 N a 2.000 kN. La maggior parte dei test con forze basse viene eseguita su una macchina da banco elettromeccanica a colonna singola o doppia, mentre le applicazioni a forza più elevata richiedono telai da pavimento. I sistemi della Serie 6800 di Instron sono disponibili in gamme di capacità fino a 300 kN e possono eseguire una vasta gamma di diversi tipi di test, tra cui trazione, compressione, piegatura, peel, rottura, taglio, attrito, torsione, foratura e altro ancora. I sistemi servoidraulici della Serie Industrial di Instron sono progettati per test di capacità ancora più elevata di metalli ad alta resistenza, leghe e compositi avanzati.
Sistemi di test universali fino a 300 kN
Sistemi di test per modelli di tavoli a colonna singola e doppia e a pavimento aventi una gamma di capacità di forza tra 0,02 N (2 gf) e 300 kN.
Maggiori informazioni
Sistemi di test universali della Serie Industrial fino a 2000 kN
La Serie Industrial di Instron comprende telai con spazi di test singolo o doppio e una gamma di capacità di forza tra 300 kN e 2000 kN.
Maggiori informazioniPer testare materie plastiche, metalli, compositi, elastomeri, tessuti e componenti
N. catalogo 2712-XXX
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N. catalogo 2716-XXX
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N. catalogo 2710-XXX
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N. catalogo 2742-XXX, 2743-XXX
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N. catalogo 2713-XXX
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N. catalogo 2810-410, 2714-XXX
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N. catalogo W-52XX, 53XX
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N. catalogo W-54XX
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Soluzioni a contatto e senza contatto per la misurazione della deformazione
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N. catalogo 2665-750
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N. catalogo 2630-XXX
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ASTM
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ISO
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Altro
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