La prova di trazione è un test di particolare importanza perché definisce la cosiddetta caratterizzazione di un materiale per valutare le principali caratteristiche al fine di sfruttarle al meglio. Spesso conosciuta con il termine di prova di trazione assiale, prevede che un campione di dimensioni standardizzate venga sottoposto a un carico monoassiale di valore crescente con lo scopo di osservare quando avviene lo snervamento e la rottura del materiale. I valori di carico corrispondenti vengono utilizzati per definire l’idoneità del materiale per l’utilizzo previsto.
Per eseguire correttamente una prova di trazione è necessario disporre di una macchina appositamente progettata che consenta di applicare un carico variabile nel tempo per rilevare le caratteristiche ricercate.
Come viene effettuata la prova di trazione
Per eseguire la prova di trazione su un campione di materiale, le cui dimensioni sono fissate da norme quali ad esempio UNI, EN e ASTM, e stabilire le sue principali caratteristiche, va usata un’apposita macchina grazie al quale esercitare il carico. La prova viene iniziata con carico pari a zero per poi aumentare gradualmente l’intensità fino al raggiungimento della rottura del provino in oggetto. La prova viene rappresentata grazie a un grafico sviluppato su un sistema di assi cartesiani la cui funzione viene detta curva di trazione. Sull’asse delle ordinate i valori di carico applicati dalla macchina e sull’asse delle ordinate gli allungamenti unitari subiti dal provino. La stessa curva viene sottoposta da un’elaborazione utile per ottenere la curva di elasticità del materiale. Dal punto di vista pratico la prova prevede che il campione venga fissato sui due afferraggi in posizione verticale. Questo potrebbe apparire con un aspetto secondario ma in realtà è fondamentale affinché la forza di gravità non influenzi il risultato del test, inoltre è indispensabile che i morsetti della macchina non intacchino in nessun modo la parte lavorata del campione. Grazie ad una sofisticata elettronica di controllo si imposta alla traversa mobile della macchina una velocità costante creando così un carico che sottopone il materiale ad uno sforzo. L’intensità di questo carico viene aumentato in maniera graduale costante nel tempo fino a che non arriva la rottura. Per poter ottenere i dati utili per elaborare la curva di trazione è necessario che la macchina disponga di una cella di carico grazie alla quale poter misurare in ogni istante la forza applicata al campione ed un estensimetro per la misurazione della deformazione. Questi due valori sono in pratica quelli che vengono inseriti nel sistema di assi cartesiani per ottenere la curva di trazione.
Cosa si ottiene dalla prova di trazione
Grazie alla prova di trazione eseguita con supporto di un apposito macchinario si possono ottenere dei dati molto importanti relativi alla resistenza meccanica come il carico massimo (Rm), il modulo di Young o modulo di elasticità (E), il carico unitario di snervamento (Rp), l’allungamento percentuale (A) e la strizione percentuale (Z). L’aspetto più interessante per i tecnici e per chi si occupa di materiali è l’analisi della curva di trazione da cui è possibile effettuare molteplici considerazioni sul materiale in oggetto. Infatti si può ad esempio conoscere il comportamento dal punto di vista elastico del materiale per cui la possibile deformazione a cui sarà soggetto nel caso in cui venga sottoposto ad un certo carico. La deformazione può essere di vario tipo per cui si parlerà di deformazione elastica lineare ed deformazione plastica non lineare. Lo snervamento che rappresenta il limite del comportamento elastico e determina il carico da cui iniziano le deformazioni plastiche del campione. Fino a che ci sono delle deformazioni elastiche il materiale alla rimozione del carico ritorna ad avere le caratteristiche iniziali mentre quando il comportamento è plastico la deformazione rimane applicata permanente. Arrivati al valore massimo della curva ci sarà la strizione ossia la deformazione localizzata e infine la rottura.
I macchinari per poter eseguire la prova di trazione
Ci sono diversi macchinari che permettono di valutare nei dettagli le caratteristiche di un materiale per sfruttarlo al meglio per qualsiasi utilizzo. La serie UTM-E proposta sul mercato da Cermac è una macchina di prova che adeguatamente accessoriata può eseguire la prova di trazione ad alte temperature. La prova viene gestita completamente con l’apposito pannello di controllo software ed è completamente servo controllata. Il funzionamento è basato su motore brushless ad azionamento digitale per controllare in maniera estremamente precisa la velocità e dispone di una cella di carico che permette di rilevare costantemente l’applicazione del carico. Tra le altre caratteristiche oltre al sistema di controllo computerizzato, semplicità e rapidità nella sostituzione dei vari accessori di prova, dispone di un fornetto a 3 zone indipendenti per utilizzi fino a 1000°C.
In alternativa si può prendere in considerazione la serie UTM-H. Si tratta di una macchina di prova universale che permette di valutare non solo la trazione ma anche la compressione e la flessione su campioni ad alta resistenza. In questo caso si parla di un dispositivo a funzionamento idraulico e con attuatore a doppio effetto pilotato da una servovalvola e asservito da un gruppo idraulico la rumorosità è molto contenuta. I modelli disponibili permettono di sviluppare carichi di 600 KN, 1000 KN e 2000 KN. Il costruttore tra l’altro sottolinea che questo genere di prodotto è stato realizzato soprattutto per poter effettuare delle prove su campioni come barre lisce e ad aderenza migliorata. Anche questo macchinario dispone di un sistema elettronico di controllo con convertitore ADC a 24 bit.
Qualora le prove di carico dovessero essere effettuate ad una capacità inferiore possibile prendere in considerazione la Serie UTM-E. Con questo prodotto si possono effettuare delle prove di carico in un range che va 2 a 300 KN. Da sottolineare che questo modello dispone di un doppio spazio di prova per cui si possono effettuare differenti test senza dover riconfigurare la macchina.
La macchina di prova da banco
In alcuni contesti potrebbe essere utile disporre di una macchina di prova da banco come la serie UTM-D. Questo prodotto sviluppato con le più moderne tecnologie offre l’opportunità di effettuare la prova di trazione, di piega, flessione e di compressione. La serie UTM-D è basata su un meccanismo di azionamento elettromeccanico, il telaio è sviluppato in versione monocolonna con carichi fino 5 KN o doppia colonna nel caso in cui le prove di trazione debbano essere svolte a carichi superiori da 5 KN fino 20 KN. Il motore utilizzato è sempre di tecnologia brushless con doppio spazio di prova con la trazione che viene effettuata nella zona più bassa mentre in quella più alta la prova di compressione. È sempre presente un sistema di controllo computerizzato ed è estremamente semplice procedere con la sostituzione dei vari accessori per ottimizzare la prova. Tra l’altro il peso del telaio è abbastanza contenuto perché quello con singola colonna è di 120 kg mentre quello a doppia colonna e di 300 kg.
A proposito di accessori di prova sono diverse le opzioni che vengono messe a disposizione per chi intende utilizzare i vari macchinari dell’azienda a partire dalla marcatrice segna provini. Il modello è stato sviluppato in due differenti versioni ossia quella manuale e quella motorizzata che si dimostra molto utile soprattutto se si deve procedere con un numero importante di campioni. Inoltre L’azienda si occupa anche della fornitura di estensimetri che naturalmente si adattano ad ogni genere di campione e di provino e di un set di accessori per eseguire delle prove di trazione su una ampia gamma di viti e bulloni per poter avere dei riscontri importanti rispetto a questo genere di oggetto
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