Cos'è il test di torsione?

Il test di torsione è un tipo di test meccanico che valuta le proprietà dei materiali o dei dispositivi mentre sono sotto stress da uno spostamento angolare. I test di torsione possono essere divisi in due categorie distinte: test di materie prime come fili metallici o tubi di plastica per determinare proprietà come la resistenza al taglio e il modulo, o test funzionali di prodotti finiti sottoposti a torsione, come viti, bottiglie farmaceutiche e cavi inguainati. Le proprietà meccaniche più comuni misurate tramite test di torsione sono:

Perché eseguire un test di torsione?

Molti prodotti e componenti sono soggetti a forze di torsione durante il loro funzionamento. I test di torsione sono necessari quando gli ingegneri vogliono cambiare o aggiornare i materiali utilizzati in questi prodotti. Per esempio, il metallo usato nelle trasmissioni dei veicoli sperimenta un complesso carico combinato quando è in uso, con la torsione come componente principale.  Un ingegnere che cerca di progettare un veicolo più efficiente dal punto di vista dei consumi potrebbe aver bisogno di cambiare il materiale dell'albero di trasmissione per ridurre il peso del veicolo. I test torsionali possono aiutare l'ingegnere a identificare un materiale appropriato che possieda la resistenza torsionale richiesta, contribuendo al contempo all'obiettivo di alleggerimento.

Molti prodotti finiti sono anche sottoposti a forze di torsione durante il loro funzionamento. Prodotti come tubi biomedici, interruttori e dispositivi di fissaggio sono solo alcuni dei dispositivi sottoposti a stress torsionali nel loro uso quotidiano. Testando i loro prodotti in torsione, i produttori sono in grado di simulare le condizioni di servizio della vita reale, controllare la qualità del prodotto, verificare i progetti e garantire tecniche di produzione adeguate.

Test di torsione

Tipi di test di torsione

I test di torsione possono essere eseguiti applicando solo un movimento rotatorio o applicando sia forze assiali (tensione o compressione) che torsionali. I tipi di test di torsione variano da prodotto a prodotto, ma di solito possono essere classificati come test di fallimento, di test o di funzionamento del prodotto.

  • Solo torsione: Applicando solo carichi torsionali al provino.
  • Torsione assiale: Applicando sia forze assiali (tensione o compressione) che torsionali al provino.
  • Test di fallimento: Torsione del prodotto, del componente o del campione fino alla rottura. Il cedimento può essere classificato come una rottura fisica o una piega/difetto nel provino.
  • Test di prova: Applicare un carico torsionale e mantenere questo carico di coppia per un tempo fisso.
  • Test operativi: Test di assemblaggi completi o prodotti come tappi di bottiglia, interruttori, penne a quadrante o colonne dello sterzo per verificare che il prodotto funzioni come previsto sotto carichi di torsione.

Esecuzione di un test e calcolo dei risultati

I test di torsione possono essere eseguiti su attrezzature specializzate di sola torsione come laserie MT di Instron  o, più comunemente, su attrezzature di test biassiali come macchine di test universali capaci di applicare sia la forza lineare che la coppia. Il Torsion Add-On di Instron è un dispositivo avanzato che può essere adattato a qualsiasi sistema 594X o 596X per consentire prove biassiali di materie prime e prodotti.

La curva coppia/rotazione prodotta testando le materie prime in torsione è per molti versi analoga alla curva forza-spostamento catturata durante il test assiale. La maggior parte dei materiali mostra una regione lineare simile, che rappresenta il modulo di taglio, seguita dallo snervamento e dalla rottura definitiva.

test di torsione curva stress-deformazione

Standard ASTM e ISO comuni

ASTM F543 - Test assiali e di torsione delle viti ossee 

ASTM A938 - Test di torsione del filo metallico

ISO 7800 - Test di torsione del filo metallico

ISO 594 - Test dei raccordi Luer conici

ISO 7206 - Test di resistenza e fatica sugli impianti artificiali dell'anca