Resistenza alla trazione
Un'introduzione alla comprensione e alla misurazione della resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione è una misurazione chiave utilizzata da ricercatori, ingegneri e reparti di controllo qualità per valutare le proprietà meccaniche di un materiale, prodotto o componente. La resistenza alla trazione di un materiale è definita come la massima sollecitazione meccanica di trazione (trazione) che un provino può sopportare prima del cedimento, sebbene la definizione di cedimento vari a seconda del tipo di materiale e della sua progettazione.
Quando i materiali sono soggetti a una crescente sollecitazione di trazione, i legami tra i loro atomi vengono allungati e poi eventualmente rotti con l'aumentare della sollecitazione. Quando i legami atomici vengono semplicemente allungati, si dice che il materiale si trova nella sua regione elastica, dove la rimozione della forza farà sì che il materiale ritorni alla sua forma originale. Una volta che i legami atomici vengono rotti, il materiale è entrato nella sua regione plastica. Ciò significa che il materiale è stato alterato chimicamente e non tornerà più alla sua forma originale dopo la rimozione della forza. I provini spesso inizieranno a cambiare visibilmente durante questa fase del test, restringendosi al centro in un comportamento noto come 'strizione'.
A seconda del materiale valutato, la resistenza alla trazione può essere valutata nel punto in cui entra nella fase di deformazione plastica, il suo punto di snervamento, o nel punto in cui il materiale si rompe definitivamente. La valutazione della resistenza alla trazione nel punto di deformazione plastica è definita resistenza allo snervamento. La valutazione della resistenza alla trazione nel punto di rottura del provino è definita resistenza a trazione massima.
Il tipo di materiale testato determinerà se la resistenza allo snervamento o la resistenza a trazione massima fornisce le informazioni più utili. Ad esempio, i materiali duttili come i metalli vengono in genere valutati al punto di snervamento, mentre i materiali fragili come i compositi vengono spesso valutati al punto di rottura. Entrambi questi punti, insieme al modulo di elasticità, sono calcoli importanti utilizzati per aiutare a caratterizzare la resistenza di un materiale.
Unità di misura della resistenza alla trazione
Nel sistema internazionale, la resistenza alla trazione è espressa in Pascal o Megapascal, che è equivalente a Newton per metro quadrato (N/m²). Nel sistema americano è espressa in libbre per pollice quadrato (lbf/in² o psi).
Come si calcola la resistenza alla trazione?
La resistenza alla trazione si calcola dividendo l'area della sezione trasversale del provino per la massima forza di trazione raggiunta. Resistenza alla trazione (σ) = forza di trazione massima (F) / area della sezione trasversale del provino (A):
Come misurare la resistenza alla trazione?
La resistenza alla trazione si misura eseguendo una prova di trazione su una macchina di prova universale e occorre prestare attenzione per garantire che i risultati siano accurati e ripetibili. La valutazione di un materiale in base alla sua resistenza alla trazione/allo snervamento in unità di sollecitazione (Pa o psi) invece che di forza (N o lbf) aiuta a ottenere risultati ripetibili. Questo perché i materiali/provini preparati hanno tolleranze di spessore e larghezza che possono variare e la sollecitazione tiene conto delle misurazioni di spessore e larghezza del calcolo della resistenza alla trazione di ciascun provino. Ad esempio, se un operatore ha testato 5 provini dello stesso lotto e tutti avevano spessori diversi, i loro valori di forza massima potrebbero avere un intervallo più ampio, mentre i loro valori di sollecitazione rimarranno comparabili.
Questo grafico mostra esempi di resistenze allo snervamento superiori e inferiori per diversi tipi di curve in cui Reh rappresenta la resistenza allo snervamento superiore, Rel rappresenta la resistenza allo snervamento inferiore e a rappresenta l'effetto transitorio iniziale. Queste curve sono rappresentative del comportamento spesso osservato durante il test dei metalli.
Resistenza alla trazione dei materiali comuni
| Materiale | Resistenza allo snervamento (MPa) | Resistenza a trazione massima (MPa) |
| Nylon-6 | 45 | 45-90 |
| Acrilico, lastra colata trasparente (PMMA) | 72 | 87 |
| Alluminio | 95 | 110 |
| Rame | 70 | 220 |
| Acciaio strutturale, ASTM A36 | 250 | 400-550 |
| Acciaio, inossidabile AISI 302 - laminato a freddo | 502 | 860 |
| Lega di titanio | 730 | 900 |
| Diamante | 1600 | 2800 |
| Aramide (Kevlar o Twaron) | 3620 | 3757 |
| Fibra di carbonio (Toray T1100G) (le fibre artificiali più resistenti) |
- | 7000 solo fibra |
Fonte: https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_417.html
ATTREZZATURA PER LA MISURAZIONE DELLA RESISTENZA ALLA TRAZIONE
La resistenza alla trazione, insieme ad altre proprietà di trazione, viene misurata su macchine di prova universali. Questa attrezzatura è disponibile in una varietà di diverse capacità di forza, con capacità di forza massima che vanno da 0,02 N a 2.000 kN. Oltre alle prove di trazione, queste macchine possono anche eseguire compressione, flessione, spellatura, strappo, taglio, attrito, torsione, perforazione e una varietà di altri tipi di test al fine di caratterizzare completamente le proprietà meccaniche di materiali, componenti e prodotti finiti. A seconda dei requisiti di produttività del tuo laboratorio, sono disponibili anche diversi sistemi di automazione.
Sistemi di prova universali fino a 300 kN - Serie 6800
Progettata per prestazioni eccezionali, la serie 6800 offre accuratezza e affidabilità senza pari, ergonomia migliorata e un'esperienza di test ottimizzata per l'operatore di oggi. Disponibile con un intervallo di capacità di forza da 0,02 N (2 gf) a 300 kN.
Sistemi di prova universali fino a 300 kN - Serie 3400
I sistemi di prova della serie 3400 offrono la semplicità e le prestazioni necessarie per test QC di routine e standardizzati e test meccanici generici. Disponibile con un intervallo di capacità di forza da 0,02 N (2 gf) a 300 kN.
Sistemi di prova universali industriali fino a 2000 kN
La serie industriale di Instron include telai con spazi di prova singoli o doppi e un intervallo di capacità di forza da 300 kN a 2000 kN e vengono utilizzati per testare metalli, leghe e compositi ad alta resistenza.
Sistemi di prova automatizzati
La gamma di sistemi di prova automatizzati di Instron consente ai laboratori di migliorare la produttività, la ripetibilità e la sicurezza, liberando al contempo operatori qualificati per concentrarsi su altre attività di valore.
Serie 3400 – Soluzioni di test convenienti
Sistemi di prova universale Instron serie 3400 per prove di trazione, compressione, piegatura e altre proprietà dei materiali.
Serie 6800 – Opuscolo dei sistemi di test Premier
I sistemi di test universali della serie 6800 di Instron offrono precisione e affidabilità impareggiabili. Grazie alla serie 6800, costruita sulla base di un’architettura di sistema in attesa di brevetto e dotata delle nuovissime funzionalità Smart-Close Air Kit e Collision Mitigation, i test dei materiali non sono mai stati così semplici, intelligenti e sicuri.
