Test di trazione ASTM F2516 di materiali superelastici in nichel-titanio (nitinol)
ASTM F2516 specifica il metodo di prova standard per la valutazione delle proprietà di trazione dei materiali superelastici in nichel-titanio (Nitinol). A differenza dei materiali convenzionali, il Nitinol presenta un comportamento unico: la sua struttura cambia in risposta alle variazioni di temperatura e all'applicazione di sollecitazioni meccaniche.
Ciò si traduce in profili sforzo-deformazione distinti durante il carico e lo scarico. Per acquisire correttamente questo comportamento, la norma ASTM F2516 misura sia la resistenza del plateau superiore che quella inferiore, anziché un singolo limite di snervamento.
Il test prevede lo stiramento del materiale in trazione fino a una deformazione del 6%, lo scarico fino a un valore inferiore a 7 MPa e quindi la trazione fino alla rottura, fornendo una visione completa delle sue prestazioni meccaniche.
A COSA SERVE IL NITINOL?
Le proprietà uniche del Nitinol lo rendono prezioso nel campo biomedicale. Viene comunemente utilizzato per fabbricare stent, archi dentali, fili guida per cateteri, dispositivi di fissaggio per fratture e pinze da biopsia.
Una delle caratteristiche più notevoli del Nitinol è la sua memoria di forma: quando viene formato a una temperatura specifica, “ricorda” quella forma. Se raffreddato, può essere rimodellato, ma una volta riscaldato alla sua temperatura originale, ritorna automaticamente alla sua forma iniziale. Questo comportamento è particolarmente utile nella progettazione di stent. Gli stent realizzati in Nitinol possono essere compattati per essere facilmente inseriti attraverso i vasi sanguigni e quindi espandersi fino alla loro forma cilindrica prevista una volta raggiunta la temperatura corporea.
Il Nitinol è anche ampiamente utilizzato in ortodonzia. Gli apparecchi ortodontici realizzati con filo di Nitinol spostano gradualmente i denti in allineamento utilizzando il calore della bocca per attivare l'effetto memoria del filo. A differenza degli apparecchi tradizionali, i fili di Nitinol mantengono una pressione costante e richiedono meno regolazioni, migliorando il comfort del paziente e l'efficienza del trattamento.
CONFIGURAZIONE DEL TEST
La norma ASTM F2516 viene in genere eseguita utilizzando macchine di prova a doppia colonna, come i sistemi di prova universali Instron Serie 6800, che offrono la precisione e il controllo necessari per i materiali superelastici. Una cella di carico da 5 kN è generalmente adatta per la maggior parte dei provini in Nitinol.
Un metodo di prova ASTM F2516 preconfigurato è disponibile all'interno del Modulo Applicazioni Biomediche di Bluehill Universal e richiede il modulo TestProfiler per eseguire la sequenza di prova completa.
| Configurazione del test ASTM F2516 | |
|---|---|
| 1) | Sistema di prova universale serie 6800 |
| 2) | Software Bluehill Universal |
| 3) | Cella di carico serie 2580 |
| 4) | Morsetti pneumatici per corda e filato 2714-005 |
MORSETTI E ATTREZZATURE
La selezione dei morsetti per i test ASTM F2516 dipende dal diametro del provino. I morsetti pneumatici per corda e filato sono ideali per diametri inferiori, offrendo un bloccaggio sicuro e delicato. Per provini più grandi, i morsetti pneumatici a azione laterale con facce seghettate forniscono una forza di bloccaggio costante durante il test per evitare lo slittamento.
Modello da 1 kN | Codice catalogo 2712-041
MISURA DELLA DEFORMAZIONE
La misurazione della deformazione nelle prove ASTM F2516 dipende dal diametro del filo di Nitinol. Per provini di 0,2 mm o inferiori, la deformazione può essere misurata con precisione utilizzando lo spostamento della traversa. Per fili superiori a 0,2 mm, è richiesto un estensimetro di Classe C. Le scelte più comuni includono l'estensimetro automatico a contatto AutoX750 di Instron e l'estensimetro video avanzato AVE3, poiché i tradizionali dispositivi a clip possono introdurre errori a causa del loro peso e dell'interazione con provini delicati.
Inoltre, il diametro del provino e la lunghezza di riferimento determinano la velocità di prova appropriata. Per semplificare la configurazione, l'Expression Builder di Bluehill Universal può essere utilizzato per regolare automaticamente la velocità di prova in base ai parametri del provino per conformarsi allo standard.
Anche il controllo della temperatura è fondamentale. Il test deve essere condotto a una temperatura di almeno 5 °C superiore alla temperatura di trasformazione di finitura austenitica del materiale per garantire che il Nitinol sia completamente nella sua fase austenitica. Test al di sotto di questa soglia possono comportare una trasformazione di fase parziale, compromettendo l'accuratezza dei risultati.
Brochure sui sistemi di test Premier serie 6800
I sistemi di prova universali Instron serie 6800 offrono precisione e affidabilità senza pari. Basati su un’architettura brevettata Operator Protect con un nuovissimo kit pneumatico Smart-Close e funzionalità di mitigazione delle collisioni, la serie 6800 rende le prove sui materiali più semplici, intelligenti e sicure che mai.
Brochure sui sistemi di test universali serie 3400
Sistemi di prova universali Instron serie 3400 per prove di trazione, compressione, flessione e altre prove di proprietà dei materiali.
TestProfiler Module Data Sheet
The TestProfiler module in Bluehill 3 Software contains functionality that helps design engineers perform faster, precise design validation, allowing companies to dramatically reduce the time to market for new products. Also ideal for performing component quality testing commonly used with customers testing foam and spring, and for performing proof-loading tests.
2714-005 Pneumatic Cord and Yarn Grips
Pneumatic cord and yarn grips provide a convenient method for clamping fiber, cord, yarns and fine wires to reduce the problem associated with testing these materials. Rated capacity 1 kN.
AVE3 Advanced Video Extensometer Data Sheet
The AVE3 Advanced Video Extensometer offers precision strain measurement for tensile, compression, and bend tests without the need for multiple clip-on devices.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.