Prova di trazione ASTM E8 di materiali metallici
Come eseguire una prova di resistenza alla trazione sui metalli secondo la norma ASTM E8 / E8M
La norma ASTM E8 / E8M è uno degli standard più utilizzati per determinare le proprietà di trazione dei materiali metallici. Insieme alla norma ASTM A370, funge da metodo fondamentale nelle prove sui materiali in tutti i settori.
Introdotto originariamente nel 1924 con la denominazione ASTM E8-24T, questo standard ha la particolarità di essere il più antico standard di prova dei metalli attivamente utilizzato. Nel corso dei decenni, la norma ASTM E8 è stata sottoposta a numerose revisioni per riflettere i progressi nelle pratiche di prova e le esigenze del settore.
Un importante aggiornamento è avvenuto nel marzo 2008, quando la norma ASTM E8 (unità imperiali) e la norma ASTM E8M (unità metriche) sono state fuse in un unico standard unificato: ASTM E8 / E8M. Questo consolidamento ha semplificato la conformità e migliorato la chiarezza per i test globali.
Questa guida fornisce un'introduzione completa alle prove di trazione ASTM E8 / E8M, tra cui:
- Panoramica del processo di prova di trazione
- Attrezzatura necessaria per le prove sui materiali
- Software e accessori per la misurazione della deformazione
- Provini di trazione standardizzati
Sebbene questa guida abbia lo scopo di fornire una panoramica utile, non sostituisce la lettura completa dello standard ASTM E8 / E8M. Coloro che eseguono test secondo questo standard devono fare riferimento direttamente alla documentazione ufficiale per garantire la piena conformità.
Proprietà di trazione chiave misurate dalla norma ASTM E8 / E8M
La norma ASTM E8 / E8M viene utilizzata per valutare le proprietà di trazione dei materiali metallici a temperature ambiente comprese tra 10 °C e 38 °C (da 50 °F a 100 °F). Questo standard è essenziale per valutare le prestazioni meccaniche dei metalli in varie forme, tra cui lamiere, piastre, fili e barre.
Sebbene la norma ASTM E8 / E8M copra un'ampia gamma di caratteristiche di trazione, le seguenti sono le proprietà più comunemente misurate:
- Resistenza allo snervamento: la sollecitazione alla quale un materiale subisce una deformazione permanente.
- Allungamento al punto di snervamento: la fase di transizione in cui il materiale passa dalla deformazione elastica a quella plastica.
- Resistenza alla trazione: la forza o la sollecitazione massima che un materiale può sopportare prima della rottura.
- Restrizione d'area: una misura della duttilità, calcolata dalla diminuzione dell'area della sezione trasversale dopo la frattura.
Queste proprietà sono fondamentali per la selezione dei materiali, il controllo qualità e la progettazione ingegneristica, rendendo la norma ASTM E8 / E8M una pietra miliare nelle prove metallurgiche e nell'analisi meccanica.
SCELTA DEL SISTEMA DI PROVA GIUSTO
Poiché le prove di trazione ASTM E8 / E8M vengono eseguite su un'ampia gamma di materiali metallici, dalle lamiere sottili alle piastre di acciaio spesse, la forza di prova richiesta può variare in modo significativo. Per soddisfare questa diversità, i sistemi di prova universali serie 6800 di Instron offrono una linea versatile di macchine di prova universali con capacità di carico che vanno da 10 kN per materiali leggeri (ad es. lamiere) a 600 kN per applicazioni gravose come le prove su piastre di acciaio.
I telai di carico della serie 6800 sono progettati per la precisione e la durata e sono caratterizzati da:
- Cuscinetti precaricati
- Viti a ricircolo di sfere di precisione
- Traversa e trave di base robuste
- Cinghie di trasmissione a basso allungamento
Questi componenti meccanici avanzati contribuiscono a risultati di elevata precisione e a una minima riserva di energia, il che è particolarmente importante quando si testano materiali ad alta resistenza come le leghe dei sistemi di propulsione aerospaziale, gli acciai strutturali per i ponti sospesi e i metalli utilizzati nei telai automobilistici.
TIPI DI PROVINI E DIMENSIONI STANDARD
La norma ASTM E8 / E8M prevede un'ampia varietà di tipi di provini per adattarsi alle diverse forme di materiali metallici. Lo standard delinea geometrie e dimensioni precise per ogni categoria di provini, garantendo risultati di prova di trazione coerenti e affidabili.
I tipi di provini comuni includono:
- Barre piatte e rotonde
- Tubi e lamiere
- Provini caricati a perno
- Prodotti di metallurgia delle polveri
Tra questi, i tipi di provini più frequentemente utilizzati sono:
- Provini piatti a forma di osso di cane con una larghezza di 12,5 mm (0,5 pollici) e una lunghezza di riferimento di 50 mm (2 pollici)
- Provini rotondi con testa a bottone con diametri comuni di 6,35 -12,7 mm (0,25 - 0,50 pollici) e lunghezze di riferimento di 25,4 - 50,8 mm (1 - 2 pollici)
Definendo geometrie standardizzate dei provini, la norma ASTM E8 / E8M garantisce procedure di prova ripetibili tra laboratori e settori, rendendola una pietra miliare nelle prove meccaniche dei metalli.
METODI DI CONTROLLO DEI TEST
Come molti standard di test sui metalli ampiamente utilizzati, la norma ASTM E8 / E8M delinea tre tipi distinti di metodi di controllo dei test per regolare la velocità del test:
- Metodo a - controllo della velocità di sollecitazione
- Metodo b - controllo della velocità di deformazione
- Metodo c - controllo della velocità della traversa
Questi metodi di controllo sono fondamentali per garantire risultati di test di trazione coerenti e ripetibili, soprattutto quando si confrontano materiali o si convalidano proprietà meccaniche. Questo video analizza: cos'è il controllo della velocità di deformazione, perché è importante, come implementarlo e quali sfide possono presentarsi.
OPZIONI DI MORSETTI DI TRAZIONE
Il test di trazione ASTM E8 / E8M supporta una varietà di tecnologie di presa, tra cui morse a cuneo, morse ad azione laterale, morse idrauliche e morse pneumatiche. Queste morse sono essenziali per fissare il provino durante il test e possono essere ampiamente classificate in due categorie in base a come applicano la forza di serraggio:
Le morse proporzionali aumentano la forza di serraggio in relazione diretta al carico di trazione applicato durante il test. All'aumentare del carico, aumenta anche la pressione della morsa, garantendo una ritenzione sicura del provino durante tutto il processo di test.
- Le morse a cuneo sono il tipo più comune di morsa proporzionale. Disponibili in configurazioni manuali, pneumatiche e idrauliche, sono versatili e adatte a un'ampia gamma di applicazioni di test.
- Il design a cuneo migliora naturalmente la forza di presa: quando il provino viene tirato, scivola più in profondità nel cuneo che si restringe, aumentando la pressione e impedendo lo slittamento.
Le morse non proporzionali mantengono una forza di serraggio costante che è indipendente dal carico di trazione. Questa forza è in genere generata da una fonte di alimentazione esterna, come un sistema idraulico ad alta pressione (spesso valutato a 210 bar / 3000 psi o superiore).
- Esempi comuni includono morse ad azione laterale e morse a cuneo idrauliche per test di fatica.
- Un vantaggio chiave di molte morse non proporzionali è la forza di serraggio regolabile, che consente una maggiore flessibilità nel test di diversi materiali e tipi di provini.
La scelta del tipo di morsa corretto è fondamentale per ottenere risultati accurati e ripetibili nei test di trazione ASTM E8 / E8M. La decisione dipende da fattori quali la geometria del provino, le proprietà del materiale e i requisiti del test.
Capacità di carico statico ±130 kN
Codice articolo 2743-401
Capacità di carico statico ±312 kN
Codice articolo 2742-501
PROTEZIONE DEL PROVINO
Durante l'impostazione della prova di trazione, l'inserimento di un provino nelle morse può introdurre involontariamente forze di compressione. Queste forze si verificano quando la pressione di presa sposta leggermente il materiale, che viene quindi spinto indietro nel corpo del provino, creando un carico contro la cella di carico. Ciò può portare a una deformazione prematura e a risultati di prova inaccurati.
Per mitigare questo problema, si raccomandano le morse proporzionali. A differenza delle morse non proporzionali, le morse proporzionali applicano una forza minore durante l'impostazione, riducendo i carichi di compressione indesiderati.
Per una maggiore protezione, i sistemi di prova universali serie 6800 di Instron sono dotati della tecnologia di protezione del provino. Questo sistema intelligente regola automaticamente la posizione della traversa durante l'impostazione per eliminare le forze di compressione, indipendentemente dal tipo di morsa utilizzato. Ciò garantisce una raccolta dati più accurata e aiuta a preservare l'integrità del provino prima dell'inizio della prova.
Estensimetri per la misurazione della resistenza alla trazione
Il tipo di estensimetro necessario per la norma ASTM E8 / E8M varia a seconda del valore di deformazione. La maggior parte degli standard di prova dei metalli richiede un dispositivo ad alta precisione per determinare le proprietà del materiale a valori di deformazione inferiori, tra cui il modulo e la resistenza allo snervamento. Mentre un dispositivo con una precisione leggermente inferiore è accettabile per valori di deformazione elevati, tra cui l'allungamento uniforme e l'allungamento totale.
Per garantire la precisione, la norma ASTM E8 / E8M fa riferimento alla norma ASTM E83 per la classificazione degli estensimetri:
- Per valori di deformazione inferiori al 5%, è richiesto un estensimetro di classe B2 o superiore.
- Per valori di deformazione superiori al 5%, è richiesto un estensimetro di classe C o superiore.
Esistono tre tipi principali di estensimetri comunemente utilizzati nelle prove ASTM E8 / E8M:
- Estensimetri a clip: i dispositivi a clip, come la serie 2630 di Instron, sono i più utilizzati grazie alla loro elevata precisione ed economicità. È fondamentale che il design sia sufficientemente robusto da resistere ad ambienti di prova ad alta produttività e da essere in grado di assorbire lo shock derivante dalla rottura del provino durante le prove ad alta capacità.
- Estensimetri a contatto automatico: dispositivi come l'Instron AutoX750 offrono l'attacco automatico del provino, un posizionamento coerente e l'adattabilità a più lunghezze di riferimento, riducendo la variabilità dell'operatore e migliorando la ripetibilità. Se abbinato al software Bluehill® Universal, l'AutoX750 può staccarsi automaticamente prima della rottura del provino, riducendo al minimo l'usura dei taglienti.
- Estensimetri senza contatto - L'Estensimetro Video Avanzato AVE3 di Instron fornisce la misurazione ottica della deformazione senza toccare fisicamente il provino. Ciò è particolarmente vantaggioso per materiali sottili o fragili, dove i dispositivi a clip potrebbero alterare i risultati o causare una rottura prematura. I sistemi senza contatto eliminano anche il rischio di danni durante i test ad alta capacità, garantendo integrità operativa a lungo termine e precisione di misurazione.
Calcoli e risultati
Il software Bluehill Universal semplifica le prove di trazione offrendo calcoli preconfigurati per ASTM E8 / E8M, eliminando la necessità di configurazione manuale. Ciò consente agli utenti di iniziare rapidamente i test con fiducia nell'accuratezza e nella conformità dei loro risultati.
Per coloro che preferiscono un approccio personalizzato, Bluehill Universal supporta anche la configurazione manuale dei calcoli, consentendo agli utenti di creare metodi personalizzati che soddisfano i requisiti specifici di ASTM E8 / E8M e di altri standard.
Il pacchetto metodi per metalli aumenta ulteriormente la flessibilità fornendo metodi di prova predefiniti per un'ampia gamma di standard internazionali e di settore, tra cui:
| Modelli a molla ASTM A370 ASTM A615 ASTM C39 ASTM C78 |
ASTM E8 / E8M ASTM E21 ASTM E345 ASTM E517 ASTM E646 |
ASTM F606 ISO 10113 ISO 10275 ISO 898 ISO 6892-1 |
Miglioramento della produttività
Molti laboratori che eseguono prove di trazione ASTM E8 / E8M gestiscono regolarmente un elevato volume di provini. Di conseguenza, il miglioramento della produttività dei test è essenziale per massimizzare l'efficienza e ridurre i costi operativi.
Fortunatamente, ci sono diverse strategie per semplificare il processo di test:
- Miglioramenti del software: piccole modifiche nel software di test, come l'automazione di attività ripetitive e la semplificazione degli input, possono ridurre significativamente i tempi di configurazione e il carico di lavoro dell'operatore. Dai un'occhiata al nostro canale YouTube per suggerimenti sul software e best practice.
- Morse ed estensimetri avanzati: l'utilizzo di apparecchiature progettate per una configurazione rapida e un'elevata ripetibilità riduce al minimo gli errori e riduce la necessità di ripetere i test.
- Automazione completa: per i laboratori che cercano la massima efficienza, i sistemi di test completamente automatizzati possono funzionare per ore senza l'intervento dell'operatore, rendendoli ideali per ambienti ad alta produttività.
Implementando queste soluzioni, i laboratori possono ottenere tempi di consegna più rapidi, risultati più coerenti e una maggiore produttività nei test conformi alla norma ASTM E8 / E8M.
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.
Brochure di Bluehill Universal
Bluehill Universal è il software avanzato di Instron per i test sui materiali, progettato per un’interazione touch intuitiva e flussi di lavoro semplificati. Offre metodi di prova precaricati, QuickTest per una rapida configurazione, esportazione di dati migliorata e Instron Connect per la comunicazione diretta con l’assistenza. Gli utenti di Bluehill 2 e Bluehill 3 possono facilmente eseguire l’aggiornamento all’ultima versione per prestazioni e usabilità migliorate
2743-401 – Prese idrauliche con azione a cuneo
Le prese idrauliche con azione a cuneo da 100 kN di Instron offrono una soluzione innovativa per test ad alta capacità e per fornire prestazioni di presa migliorate, facilità d’uso e sicurezza dell’operatore.
Hydraulic Side-Action Grips (DuraSync)
Instron hydraulic side-action grips are designed for high-capacity testing and maintain a constant clamping force on the specimen that acts perpendicular to the direction of testing and is independent of tensile loading.
AVE3 Advanced Video Extensometer
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.
2630 Series Strain Gauge Extensometers
The 2630-100 series of extensometers offers speed of attachment and ease-of-use. The light-weight, rugged cross-brace design eliminates errors caused by physical distortion, while built-in protection ensures that damage is not caused by over-extension.
