Prove di flessione su materie plastiche secondo ASTM D790
Come eseguire una prova di flessione su plastiche non rinforzate e rinforzate secondo ASTM D790
L'ASTM D790 è un metodo di prova standardizzato utilizzato per determinare le proprietà flessionali (piegatura) di plastiche rinforzate e non rinforzate, compositi ad alto modulo e materiali isolanti elettrici.
Questa guida fornisce una panoramica degli elementi chiave coinvolti in una prova di flessione ASTM D790, inclusi i requisiti per le apparecchiature di prova, il software e i provini. Tuttavia, non sostituisce lo standard ufficiale ASTM D790. Chiunque pianifichi di eseguire questo test deve consultare lo standard completo per le istruzioni integrali e i requisiti di conformità.
L'ASTM D790 è lo standard giusto per te?
L'ASTM D790 è uno dei diversi standard utilizzati per misurare le proprietà flessionali delle materie plastiche.
Non è destinato alle prove di trazione. Se hai bisogno di determinare le proprietà di trazione dei materiali plastici, fai riferimento allo standard ASTM D638.
Inoltre, l'ASTM D790 non si applica ai materiali che superano il 5% di deformazione senza rompersi o cedere. Per tali materiali, potrebbe essere più appropriata una prova di flessione su 4 punti in conformità con ASTM D6272, o una prova di trazione secondo ASTM D638.
Trova approfondimenti su altre applicazioni nella nostra base di conoscenza sulle prove delle materie plastiche.
Differenze principali tra ASTM D790 e ISO 178
Sebbene sia l'ASTM D790 che l'ISO 178 misurino le proprietà flessionali, esistono diverse distinzioni importanti:
Calcolo del modulo
L'ISO 178 richiede l'uso di un deflettometro o della correzione della cedevolezza per determinare il modulo. Nell'ASTM D790, questa è solo una raccomandazione: il modulo può essere calcolato solo tramite lo spostamento della traversa.
Dimensioni del provino e velocità di prova
Le dimensioni preferite dei provini differiscono tra gli standard, il che influisce sulla velocità di prova.
- ASTM D790: Spessore preferito del provino = 3,2 mm
- ISO 178: Spessore preferito del provino = 4 mm
Poiché la velocità di prova dipende dallo spessore del provino, le velocità possono variare tra i due standard.
Opzioni di velocità di prova
L'ASTM D790 consente una sola velocità di prova, mentre l'ISO 178 permette una seconda velocità di prova più rapida dopo la misurazione del modulo.
Cosa misura l'ASTM D790?
L'ASTM D790 misura le proprietà flessionali di un materiale sottoposto a una deformazione da flessione o deflessione. Questa prova viene condotta su un sistema di prova universale utilizzando un dispositivo di flessione a tre punti a una velocità proporzionale allo spessore del provino.
Le prove ASTM D790 vengono utilizzate per determinare le seguenti proprietà meccaniche:
- Modulo tangente: noto anche come modulo di flessione, è la pendenza della porzione lineare iniziale della curva carico-deflessione ed è una misura della rigidità del materiale.
- Modulo secante: la pendenza tra l'origine e un punto predefinito sulla curva carico-deflessione.
- Modulo corda: la pendenza tra due punti predefiniti sulla curva carico-deflessione.
- Resistenza alla flessione: la sollecitazione massima di flessione ottenuta durante una prova di flessione.
- Sollecitazione di flessione a rottura: la sollecitazione di flessione alla quale un provino si rompe durante una prova di flessione. Per alcuni materiali, il provino si rompe prima di un punto di snervamento, nel qual caso la resistenza alla flessione è uguale alla sollecitazione di flessione a rottura.
Velocità di prova
La velocità di prova richiesta per l'ASTM D790 è espressa in funzione della distanza tra gli appoggi del provino, dello spessore del provino e della velocità di deformazione, utilizzando la seguente equazione per determinare la velocità della traversa.
- R = velocità di movimento della traversa (mm/min)
- L = distanza tra gli appoggi (mm)
- d = spessore del provino (mm)
- Z = velocità di deformazione della fibra esterna (mm/mm/min)
Velocità di deformazione della fibra esterna (Z):
- Procedura A: 0,01 mm/mm/min
- Procedura B: 0,1 mm/mm/min
La procedura A è preferibile, ma se non si verifica una rottura nel materiale prima di 0,05 mm/mm, si utilizza la procedura B.
Suggerimento per la prova: la funzione Expression Builder di Bluehill® Universal consente agli utenti di inserire la velocità di prova come funzione invece che come numero statico. Dopo che l'operatore ha inserito le misure del provino, il software modificherà automaticamente la velocità di prova in base all'equazione.
Dimensioni e preparazione dei provini
I provini ASTM D790 sono rettangolari e possono essere stampati, estrusi o tagliati da piastre o fogli. Le dimensioni dipendono dallo spessore del materiale, che lo standard definisce come spessore del provino.
- Materiali in fogli < 1,6 mm di spessore: Dimensioni: 50,8 mm x 12,7 mm; distanza tra gli appoggi = 25,4 mm
- Materiali in fogli con spessore tra 1,6 mm e 3,2 mm: Larghezza = 12,7 mm; distanza tra gli appoggi = spessore x 16
- Materiali in fogli > 3,2 mm di spessore: Larghezza e distanza tra gli appoggi proporzionali allo spessore
- Materiali isolanti elettrici: Le dimensioni variano in base allo spessore nominale
- Materiali stampati: Tipicamente 3,2 mm di spessore, 12,7 mm di larghezza e 127 mm di lunghezza; distanza tra gli appoggi = spessore x 16
Per i compositi rinforzati ad alta resistenza, segui le linee guida dimensionali dello standard per garantire che il cedimento avvenga nelle fibre esterne del provino.
Importante: Quando si testano compositi e altri materiali anisotropi, i provini devono essere tagliati in modo da testare la direzione della fibra più resistente. Bisogna prestare attenzione a garantire che il cedimento avvenga solo a causa delle forze accumulate durante la flessione.
Requisiti per la misurazione dei provini
I provini devono essere misurati utilizzando un micrometro conforme allo standard ASTM D5947. Per precisione, effettua tre misurazioni sia della larghezza che dello spessore, quindi riporta il valore medio.
Suggerimento per la prova: la funzione Automatic Specimen Measuring Device (ASMD) in Bluehill Universal semplifica questo processo. Supporta fino a due micrometri o altri dispositivi di misurazione collegati direttamente al computer. Ciò ti consente di inserire automaticamente la misurazione media, riducendo gli errori di inserimento manuale dei dati e migliorando l'efficienza complessiva.
Sistema di test
Le prove ASTM D790 possono essere eseguite su una macchina di prova universale da banco o da pavimento dotata di una varietà di accessori per ottimizzare il processo di prova. Poiché ogni laboratorio ha requisiti unici, sono disponibili molteplici configurazioni di sistema.
La configurazione di base di esempio qui sotto presenta un sistema di prova universale Serie 3400 con un dispositivo di flessione a 3 punti e senza estensimetro. In questa configurazione, la deformazione viene misurata dallo spostamento della traversa, che si qualifica come prova di Tipo 1.
Nota: i sistemi della Serie 3400 possono essere abbinati a un estensimetro per prove di Tipo 2, se necessario.
Ogni volta che la deformazione viene misurata tramite lo spostamento della traversa, è raccomandata la correzione della cedevolezza per migliorare la precisione, sebbene non sia obbligatoria.
Configurazione base del sistema di prova per ASTM D790
Opzioni avanzate del sistema di prova
Il sistema di prova universale Serie 6800 è un'opzione più avanzata ed efficiente per gli utenti che desiderano una maggiore ripetibilità e una produttività più elevata. Sebbene questo sistema possa essere utilizzato anche per prove di Tipo 1, è più comunemente impiegato per prove di Tipo 2, che si affidano a un estensimetro e a un deflettometro per fornire un report più accurato della deformazione.
Configurazione avanzata del sistema di prova per ASTM D790
Misurazione della deformazione nelle prove ASTM D790
L'ASTM D790 consente di misurare la deformazione in due modi:
- Prova di Tipo 1: la deformazione è calcolata dallo spostamento della traversa.
- Prova di Tipo 2: la deformazione è misurata utilizzando un estensimetro.
Per le prove di Tipo 2, avrai bisogno di uno dei seguenti tipi di estensimetro:
- Estensimetro video senza contatto - Misura la deformazione senza toccare fisicamente il provino o entrare nello spazio di prova. Vedi l'estensimetro video avanzato AVE3 di Instron.
- Estensimetro a clip - Lunghezze della base di misura fisse e capacità di corsa che variano a seconda del dispositivo; richiede il fissaggio manuale al provino. Vedi gli estensimetri assiali a clip di Instron.
Importante: ogni estensimetro sopra elencato deve essere utilizzato con un deflettometro (n. catalogo 2810-403) per una misurazione accurata della deformazione.
Dispositivo di flessione
Per l'ASTM D790 si utilizza un dispositivo di flessione a tre punti. Questo dispositivo consiste in un nasello di carico fissato alla traversa mobile e un elemento fisso con due supporti per il provino, o incudini, che possono essere regolati per adattarsi alla distanza tra gli appoggi del provino.
La superficie delle incudini e del nasello di carico deve essere cilindrica e avere un raggio di 5 mm se non diversamente specificato, e la lunghezza dell'elemento cilindrico deve essere superiore alla larghezza del provino.
Il dispositivo di flessione a tre punti da 5 kN di Instron include diverse caratteristiche chiave per migliorare la precisione della prova:
- Unità di lunghezza graduate sulla barra di supporto per un posizionamento accurato delle incudini e un facile centraggio del deflettometro quando si utilizzano dispositivi di deformazione.
- Bracci di allineamento che possono essere regolati per adattarsi alla larghezza del provino.
Un allineamento incoerente del provino può causare variazioni significative nei risultati e bisogna prestare la dovuta attenzione per garantire che i provini siano allineati in modo coerente per ogni prova.
Migliorare la produttività
Per i laboratori che desiderano aumentare la propria produttività, è possibile apportare diverse modifiche alla configurazione del sistema. Poiché le prove ASTM D790 possono richiedere molto tempo, le macchine di prova multi-stazione della Serie 6800 sono una scelta popolare per i laboratori con elevate esigenze di produttività. Sono disponibili anche sistemi di prova completamente automatizzati, progettati per integrare la misurazione del provino, il caricamento, la prova, la misurazione della deformazione e la rimozione del provino. Questi sistemi possono funzionare per ore senza richiedere alcuna interazione da parte dell'operatore e aiutano a ridurre la variabilità dovuta all'errore umano.
Cambiamenti recenti all'ASTM D790
L'ultima versione di ASTM D790 è stata rilasciata nel 2017. Si differenzia dalla versione precedente, 2015E2, in diversi modi:
- Il requisito di verifica per le prove di Tipo 1 (spostamento della traversa) è stato modificato da un sistema di Classe D a un sistema di Classe B secondo lo standard ASTM E2309.
- Lo standard per l'apparecchiatura di tipo 2 (deflettometro ed estensimetro) è stato modificato dalla classe B alla classe B-2.
- La nota 10 e l'appendice XI sono state aggiunte allo standard per spiegare cos'è la correzione di compliance e come applicarla.
Domande frequenti
ASTM D790 richiede l'uso di un dispositivo di flessione a 3 punti con un raggio del naso di carico di 5 mm +/- 0,1 mm. È essenziale che il dispositivo inferiore abbia una luce regolabile per adattarsi a provini di dimensioni diverse.
Informazioni sul recensore
Sammi Sawdey
Sammi Sawdey è Senior Applications Engineer presso Instron, specializzata in prove sulle plastiche e caratterizzazione dei materiali. Con una profonda esperienza nelle metodologie di prova statica, consiglia i clienti di un'ampia gamma di settori su come ottimizzare i propri sistemi di prova per accuratezza, efficienza e conformità. Il ruolo di Sammi richiede un impegno costante con i più recenti standard ASTM e ISO, le tendenze emergenti del settore e le migliori pratiche, consentendole di guidare i clienti verso risultati di prova affidabili e di alta qualità.
Risorse
- Brochure sulle soluzioni per il test delle materie plastiche
- Scheda tecnica dispositivo di flessione serie 2810-400
- Scheda tecnica dell'estensimetro video avanzato AVE3
- Brochure sui sistemi di test Premier serie 6800
- Brochure sui sistemi di test universali serie 3400
- Brochure di Bluehill Universal
- Catalogo Instron: Accessori per prove sui materiali
