CONVENZIONE UNIVERSITÀ DI PERUGIA DELTATECH. Rapporto Attività di Ricerca. Prove ad impatto

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1 CONVENZIONE UNIVERSITÀ DI PERUGIA DELTATECH Rapporto Attività di Ricerca Prove ad impatto Prof. L. Torre Terni 20/05/2014

2 Macchinario di prova I test di resilienza sono stati eseguiti per mezzo di un pendolo elettronico universale della Noselab ats, modello Impact 15J. Il pendolo utilizzato prevede il montaggio delle necessarie attrezzature per l esecuzione di prove Izod, secondo il rispetto delle relative normative. Lo strumento determina l energia assorbita durante l impatto. Figura 1 Pendolo Noselab Impact 15 j allestito per resilienze Izod Tutti i test sono stati eseguiti secondo la normativa ASTM D 256, Determinazione della resistenza all urto Izod. Preparazione dei provini La normativa prevede anche l esecuzione dell intaglio. L intaglio del provino è stato realizzato tramite una apposita intagliatrice fornita dalla stessa casa costruttrice del pendolo. L intagliatrice consente di eseguire intagli a V, su

3 provini di composito o polimero. Gli intagli ottenibili mediante il montaggio e l uso di coltelli, hanno dimensioni normalizzate sulla base della ASTM D 256. L intaglio è ottenuto dalla combinazione di due movimenti, uno alternato, della lama e regolato elettronicamente, e uno di traslazione lineare, della morsa regolato dall utente. Figura 3 Intagliatrice dei provini per le prove di resilienza Nella configurazione dell apparecchio, bisogna prima di tutto identificare il tipo di spessore da utilizzare, scelto in base alle dimensione del provino che si è realizzato, una volta scelto lo spessore bisogna regolare la profondità della lama, tale operazione di esegue tramite una dima normalizzata. La profondità della dima utilizzata è quella indicata come sezione C. Data la larghezza dei provini di 12,10 mm si genera dopo l intaglio una sezione resistente compresa tra 10,2 e 10,1 mm.

4 Figura 4 Dima a spessore variabile per provini Deltatech ha fornito le seguenti serie di provini: Tabella 1 Provini forniti dal cliente e relative dimensioni PROVINI NON CONDIZIONATI Staking 1 Carbonio 1C Dimensioni: 12,10 x 65 x 2,47 Staking 1 Vetro 1V Dimensioni: 12,10 x 65 x 2,40 Staking 2 Carbonio 2C Dimensioni: 12,10 x 65 x 4,15 Staking 2 Vetro 2V Dimensioni: 12,10 x 65 x 3,90 PROVINI CONDIZIONATI Staking 1 Carbonio 1CT Dimensioni: 12,10 x 65 x 2,47 Staking 1 Vetro 1VT Dimensioni: 12,10 x 65 x 2,40 Staking 2 Carbonio 2CT Dimensioni: 12,10 x 65 x 4,20 Staking 2 Vetro 2VT Dimensioni: 12,10 x 65 x 3.90 Dalla tabella 1 si può notare in rosso che alcune serie di provini risultano essere di dimensioni fuori normativa, la quale prevede spessori non inferiori ai 3 mm. Sono state comunque eseguite le prove ad impatto. Tali dimensioni hanno comportato solo un problema in fase di fissaggio sul porta campione che prevede dimensioni non inferiori ai 3 mm.

5 Figura 5 Ciclo di condizionamento dei provini eseguiti dal cliente Risultati dei test Provini non condizionati: 1 V N KJ/m^2 1C 1 74,4 1,8 N KJ/m^2 2 69,6 1,7 1 82,3 2,0 3 70,6 1, ,2 2,6 4 68,9 1, ,0 2,5 5 75,7 1, ,7 2,6 Media 71,8 1,8 Media 98,3 2,4

6 2 V 2C N KJ/m^2 N KJ/m^2 1 82,0 3, ,7 6,1 2 81,4 3, ,6 5,8 3 77,7 3, ,0 6,4 4 79,1 3, ,2 6,9 5 81,3 3, ,5 6,2 Media 80,3 3,2 Media 148,8 6,3 Provini condizionati 1VT 2VT N KJ/m^2 N KJ/m^2 1 71,9 1,8 1 80,9 3,2 2 65,1 1,6 2 77,9 3,1 3 76,4 1,9 3 75,9 3,0 4 74,3 1,8 4 78,8 3,1 5 72,9 1,8 5 81,2 3,2 Media 72,1 1,8 Media 78,9 3,1 1 CT 2CT N KJ/m^2 N KJ/m^ ,9 3, ,2 5, ,1 3, ,8 6, ,7 3, ,4 6,0 4 86,5 2, ,5 6, ,9 2, ,6 6,5 Media 111,8 2,9 Media 142,7 6,1

7 Riassunto risultati Vetro: KJ/m^2 D.S. 1V 71,8 3 1VT 72,1 4,2 2V 80,3 1,8 2VT 78,9 2,18 Vetro resilienza KJ/m2 71,8 72,1 80,3 78,9 1V 1VT 2V 2VT Grafico riassuntivo delle prove ad impatto eseguite sui compositi a base di fibra di vetro

8 Carbonio KJ/m^2 D.S. 1C 98,3 10,8 1CT 111,8 15,5 2C 148,8 10,3 2CT 142,7 9,4 Carbonio resilienza KJ/m2 148,8 142,7 98,3 111,8 1C 1CT 2C 2CT Grafico riassuntivo delle prove ad impatto eseguite sui compositi a base di fibra di carbonio Per quanto riguarda le modalità di frattura è stata eseguita un analisi al microscopio ottico al fine di valutarne la qualità, diversi campioni rappresentativi sono stati selezionati ed osservati. L analisi al microscopio delle superfici di frattura ha evidenziato una maggiore tendenza alla delaminazione del composito a base di carbonio rispetto a quello a base di vetro. In seguito vengono riportate le micrografie corrispondenti. Ciò spiega il maggior assorbimento energetico da parte del carbonio. Nelle pagine seguenti vengono riportate le micrografie eseguite.

9 STAKING 1 VETRO NON CONDIZIONATO STAKING 1 VETRO CONDIZIONATO

10 STAKING 2 VETRO NON CONDIZIONATO

11 STAKING 2 VETRO CONDIZIONATO

12 STAKING 1 CARBONIO NON CONDIZIONATO STAKING 1 CARBONIO CONDIZIONATO

13 STAKING 2 CARBONIO NON CONDIZIONATO

14 STAKING 2 CARBONIO CONDIZIONATO Commenti Le superfici di frattura sono notevolmente differenti tra provini in carbonio e provini in vetro. Nei provini in carbonio sono presenti evidenti delaminazioni mentre in quelli realizzati con fibra di vetro queste non sono presenti ad occhio nudo. Le delaminazioni sono più evidenti nei provini di spessore maggiore.