Tecnologia Meccanica. Prove meccaniche 1

Transcript

1 Prove meccaniche 1

2 1. Comportamento meccanico e prove Fonti KalpakjianS., SchmidS.R., Manufacturing Engineering & Technology, Sixth Edition, Pearson Cap.2 Mechanical Behavior, Testing, and Manufacturing Properties of Materials Prove meccaniche 2

3 Prove di Durezza La durezza H (hardness) può essere definita come: la resistenza alla deformazione elasto-plastica (concetto fisico); la resistenza alla scalfittura (concetto mineralogico); la resistenza che la superficie di un materiale oppone alla sua penetrazione (concetto tecnologico). La durezza è un indice della deformabilità plastica delle superfici del materiale in esame. La durezza influenza la resistenza all'usura, all' incisione, al taglio e talvolta anche alla corrosione. La prova di durezzamisura la resistenza di un materiale metallico ad un penetratore o ad un utensile da taglio. Prove di durezza:si determina la resistenza opposta da un materiale a lasciarsi penetrare da un altro materiale. Prove meccaniche 3

4 Prove di Durezza Si possono classificare differenti prove che valutano la resistenza della superficie e si distinguono in: Prove statiche Prove di rimbalzo Prove di rigatura Prove sclerometriche Prove di smorzamento Prove di taglio Prove di abrasione Prove di erosione Prove meccaniche 4

5 Prove di Durezza Prove statiche Si basano sulla misura dell'impronta lasciata sulla superficie del saggio o provetta da un penetratore adeguatamente caricato. Appartengono a questa classe le misure di durezza: Brinell, Vickers, Rockwell e Knoop. Si distinguono per: tipo di penetratore usato carico applicato, tecnica di rilevamento della dimensione dell'impronta lasciata sul saggio Prove meccaniche 5

6 Prove di Durezza Prove di rimbalzo In cui un oggetto di massa e dimensioni definite è fatto cadere o proiettato sulla superficie da provare misurandone il rimbalzo. Le superfici più dure sono meno plastiche e fanno rimbalzare maggiormente ogni oggetto che le urti. Appartengono a questa classe le prove di durezza Shore e quelle degli strumenti elettronici portatili (Equotip, Esewey, ecc.) Prove di rigatura (scratch test) In cui l oggetto più duro incide il più tenero. Appartiene a questa classe la prova alla lima ed ogni prova atta a classificare i materiali secondo la scala di Mohs. Prove sclerometriche In cui un utensile (microaratro), generalmente di diamante ed adeguatamente caricato, viene trascinato sulla superficie con velocità costante. La durezza, anche locale, è valutata misurando l' ampiezza del solco. Prove meccaniche 6

7 Prove di Durezza Prove di smorzamento In cui si misura la diminuzione dell ampiezza dell'oscillazione d'un pendolo attrezzato con un perno duro che sfreghi sulla superficie del pezzo da provare. Il pendolo di Herbert appartiene a questa classe. Prove di taglio Nelle quali si misura la forza necessaria per tagliare un truciolo d'opportune dimensioni dalla superficie del pezzo da provare, tramite un utensile standardizzato. Prove d abrasione Nelle quali la superficie del pezzo da provare striscia, sotto adeguato carico, contro un disco rotante. La misura della durezza è valutata in base all'usura. Prove d'erosione In cui un abrasivo, in particelle di date dimensioni, è proiettato contro la superficie da provare. La variazione di peso darà una valutazione della durezza. Prove meccaniche 7

8 Prove di Durezza Per identificare la durezza di un materiale è bene ricordare l esistenza della scala di Mohs usata particolarmente in mineralogia: essa è formata da dieci sostanze naturali standard la cui collocazione dipende dalla capacità che hanno di scalfire, consumare o deformare il materiale che occupa una posizione più in basso. Minerale N Caratteristiche diamante 10 materiali duri non rigabili con una punta d acciaio corindone 9 topazio 8 quarzo 7 ortoclasio 6 materiali semiduri rigabili con una punta d acciaio apatite 5 fluorite 4 calcite 3 gesso 2 materiali teneri rigabili con l unghia talco 1 Prove meccaniche 8

9 Prova di Durezza Test di durezza statici: statici convenzionali BRINELL VICKERS ROCKWELL KNOOP durometro singolo valore di durezza (correlabile ad altre proprietà) Test economici, semplici e minimamente invasivi La durezza dipende dal sistema (dispositivo + metodo) con cui si misura Necessità della standardizzazione (norme) scale di durezza. Nella norma è indicato: Metodo con il quale si effettua la prova Verifica e calibrazione della macchina di prova Calibrazione dei materiali di riferimento Prove meccaniche 9

10 Prova di Durezza La scelta del metodo di prova per la misura della durezza dipende da: Tipo di materiale Caratteristiche del pezzo da esaminare Dalle informazioni che si vogliono ottenere Dalla rapidità e dalla possibilità di automatizzare le prove N.B. Le metodologie di prova che saranno illustrate sono valide solo per i materiali metallici che si prestano ad essere deformati plasticamente. Prove meccaniche 10

11 Prova di Durezza Prove meccaniche 11

12 Prova di Durezza Durezza Brinell Indentatore: Sfera di acciaio temprato o carburo di tungsteno diametro D HB= P S = F S 2F = πd( D D S = area della calotta sferica dell impronta Dimostrazione della relazione: f = affondamento=oa-ob S = πdf πd = ( D D d ) : OA= OB D 2 2 d 2 ) P [kgf] S [mm 2 ] F [N] D, d [mm] D O B f A d 2 2 D d = = D d f = ( D D d ) HB= 2 P S 2 2 2P 2F = HB= π D( D D d ) πd( D D d ) SFERA: Acciaio temprato se HB<350 (HBS) o metallo duro per HB fino a 650 (HBW) N.B.: La costante deriva da 1/g=1/ =0.102 Prove meccaniche 12 2 F C

13 Prova di Durezza Durezza Brinell I risultati della prova dipendono dalla relazione fra il carico F applicato e il diametro D della sfera. La comparabilità dei risultati delle prove dipende dagli angoli di penetrazione β. Se per prove effettuate con F e D diverse questi sono uguali allora le misure sono comparabili. d/d = cost Durometro per l esecuzione della prova Brinell Prove meccaniche 13

14 Prova di Durezza Durezza Brinell Il carico deve essere scelto in modo che 0.25 D < d< 0.5 D Materiali ferrosi K=30 Leghe di alluminio K=5 Legge di similitudine meccanica F = KD K dipende dal materiale 2 [N] D si sceglie in base allo spessore (se possibile è consigliata la sfera da 10 mm) Leghe di stagno e piombo K=1 Materiali ferrosi s (mm) D (mm) P (kgf) > < Prove meccaniche 14

15 UNIVERSITÀ D IPARTIMENTO I NGEGNERIA I NDUSTRIALE Prova di Durezza Durezza Brinell Carichi in funzione dei materiali in prova Prove meccaniche 15

16 Prova di Durezza Durezza Brinell Designazione: La durezza Brinell è indicata con il termine HBS (se sfera di acciaio) o HBW (se carburo di tungsteno) seguito da numeri che rappresentano il diametro del penetratore (in mm), la forza applicata (in kgf) e la durata di applicazione della forza (in s). Esempio 600 HBW 1/30/ Valore della durezza Brinell (kgf/mm 2, ma non si indica) HBW Simbolo della durezza Brinell 1/ Diametro della sfera in mm 30 Forza applicata (294.2 N 30 kgf) /20 Tempo di permanenza (20 s) se non indicato si intende s. Esistono tabelle in cui, noto il diametro dell impronta, si legge direttamente il valore della durezza Brinell corrispondente a un certo carico applicato Prove meccaniche 16

17 UNIVERSITÀ D IPARTIMENTO I NGEGNERIA I NDUSTRIALE Prova di Durezza Durezza Brinell Parametri di prova Prove meccaniche 17

18 Prova di Durezza Durezza Brinell Modalità di prova Il carico Papplicato gradualmente deve essere esattamente il valore fissato e la durata di applicazione deve essere stabilita, almeno 10-15s, e mantenuta costante. Superficie liscia e piana Impronte distanziate tra loro e il bordo dist. centro impronta bordo 2.5D dist. centri 2 impronte 4D Spessore del pezzo almeno 8 volte la profondità di penetrazione Nessuna deformazione deve essere visibile sulla facciata opposta dopo la prova Prove meccaniche 18

19 Prova di Durezza Durezza Brinell VANTAGGI Idoneo per testare materiali disomogenei (impronta grande). Adatto per effettuare test su grandi semilavorati (forgiati, laminati, ecc.). È necessaria una minima preparazione della superficie prima di effettuare il test. Test semplice, robusto e caratterizzato da un ridotto costo del penetratore. Correlazione tra la durezza Brinell e la resistenza a trazione (UTS [MPa] =0.35 HB) SVANTAGGI: Restrizione del range di applicazione fino ad un massimo di 650 HBW. Limitazione qualora si debbano testare provini piccoli e con ridotto spessore. Tempo di prova relativamente lungo a causa della misura del diametro dell impronta. Danneggiamento del provino a causa della grande impronta. Dipendenza dei risultati dall operatore. L esecuzione di numerose prove può affaticare l operatore ed incrementare l errore di misura. Prove meccaniche 19

20 Prova di Durezza Durezza Vickers Indentatore: piramide in diamante a base quadrata con angolo al vertice di 136 P F F HV = = = P [kgf] 2 S S d S [mm 2 ] S = area della superficie dell impronta d = media delle due diagonali P in genere 30 kgf a F [N] d [mm] d Dimostrazione della relazione: h S 1 =4 2 ah a= h= d d sin68 S = d sin68 F F HV = sin68 = d d 2 Prove meccaniche 20

21 Prova di Durezza Durezza Vickers Modalità di prova: Superficie ben levigata, liscia e piana*, libera da ossidazione, finitura ottimale. Carico applicato gradualmente Impronte distanziate tra loro e il bordo dist.centro impronta bordo e dist. centri 2 impronte deve essere almeno 4d Permanenza del carico almeno 10-15s Spessore del pezzo almeno 1.5 volte la diagonale dell impronta Nessuna deformazione deve essere visibile sulla facciata opposta dopo a prova NB: Se la superficie è curva i valori di durezza devono essere corretti con opportuni fattori Prove meccaniche 21

22 Prova di Durezza Durezza Vickers Designazione La durezza Vickers è indicata con il termine HV seguito da numeri che rappresentano la forza applicata (in kgf) e la durata di applicazione della forza (in s). Esempio 350HV 10/ Valore della durezza Vickers (kgf/mm2, ma non si indica) HV Simbolo della durezza Vickers 10 Forza applicata (98.1 N 10 kgf) /20 Tempo di permanenza (20 s) se non indicato si intende s. Esistono tabelle in cui, note le diagonali dell impronta, si legge direttamente il valore di una durezza Vickers corrispondente a un certo carico applicato Prove meccaniche 22

23 Prova di Durezza Durezza Vickers VANTAGGI Non esiste valore della durezza che impedisca l uso della prova Vickers. Possibilità di testare componenti piccoli e sottili. L impronta è molto piccola e può non compromettere la funzionalità e l aspetto estetico del componente testato. SVANTAGGI Richiesta una preparazione accurata della superficie da testare. Tempi di prova relativamente lunghi per la necessità di misurare la lunghezza delle diagonali. Elevata suscettibilità del penetratore in diamante al danneggiamento. Se l impronta è piccola, forte dipendenza del risultato della misura dalla preparazione superficiale. Dipendenza dei risultati dall operatore. L esecuzione di numerose prove può affaticare l operatore ed incrementare l errore di misura. Prove meccaniche 23

24 Prova di Durezza Durezza Rockwell Indentatore (2 possibilità): Cono di diamante con angolo di apertura di 120 e raggio di raccordo di 0.2 mm Sfera di acciaio temprato con durezza non inferiore a 850 HV e diametri 1/16, 1/8, 1/14, 1/2 pollice Carico in 2 tempi: Mantenimento della forza iniziale F 0 per un tempo specifico misura della profondità di assestamento Applicazione di una forza aggiuntiva F 1 Mantenimento della forza totale per un tempo specifico (F t =F 0 +F 1 ) Rimozione della forza aggiuntiva F 1 Mantenimento della forza iniziale F 0 per un tempo specifico misura della profondità di penetrazione Prove meccaniche 24

25 Prova di Durezza Durezza Rockwell I parametri della prova cambiano a seconda del penetratore utilizzato e il valore della durezza sarà espresso in funzione della profondità di penetrazione con le seguenti formule: HR= N e HRB = 130 e per prove con penetratore sferico HRC = 100 e per prove con penetratore conico N = numero specifico della scala e = aumento residuo della profondità di penetrazione in unità specifica della scala (unità specifica o mm) Prove meccaniche 25

26 Prova di Durezza Durezza Rockwell Designazione La durezza Rockwell è indicata con le lettere HR seguite da una lettera che indica la scala (HRB, HRC) Esempio 60 HRC 60 Valore della durezza Rockwell HR Simbolo della durezza Rockwell scala C Prove meccaniche 26

27 Prova di Durezza Durezza Rockwell Esistono 2 Tipi di Prova Rockwell NORMALE SUPERFICIALE con F 0 = 10 Kg e F 1 = 50 F 1 = 90 F 1 = 140 con F 0 =3 Kg e F 1 = 12 F 1 = 27 F 1 = 42 Esistono diverse scale per la misura della durezza Rockwell che si usano a seconda del campo di applicazione. Queste scale differiscono nel tipo di penetratore e carico applicato. Prove meccaniche 27

28 UNIVERSITÀ D IPARTIMENTO I NGEGNERIA I NDUSTRIALE Prova di Durezza Durezza Rockwell Scale di durezza Rockwell Prove meccaniche 28

29 UNIVERSITÀ D IPARTIMENTO I NGEGNERIA I NDUSTRIALE Prova di Durezza Durezza Rockwell Campi di applicazione delle scale Rockwell Prove meccaniche 29

30 Prova di Durezza Durezza Rockwell Modalità di prova Superficie ben levigata, liscia e piana*, libera da ossidazione. Impronte distanziate tra loro e il bordo dist.centro impronta bordo 2.5 diametri d impronta (cmq > 1mm) dist. centri 2 impronte 4 diametri d impronta (cmq > 2mm) Permanenza del carico 1-8 s per il carico iniziale 1-15 s per il carico totale (a seconda della scala) Nessuna deformazione deve essere visibile sulla facciata opposta dopo a prova NB. Se la superficie è curva con raggio di curvatura inferiore a 25 mm i valori di durezza devono essere corretti con opportuni fattori Prove meccaniche 30

31 Prova di Durezza Durezza Rockwell VANTAGGI Durata della prova relativamente breve, in quanto il valore della durezza è direttamente visualizzato dopo il test. Il test può essere automatizzato. Costi relativamente limitati della macchina di prova grazie all assenza di dispostivi di misura ottici. Nessuna influenza dell operatore perché il valore di durezza è visualizzato direttamente sullo strumento. Tempi di addestramento dell operatore ridotti. SVANTAGGI Poco indicato per testare materiali induriti superficialmente. Elevata suscettibilità del penetratore in diamante al danneggiamento (conseguenti errori di misura). Prove meccaniche 31

32 Prova di Durezza Regole generali 1. La superficie di prova deve avere un raggio di curvatura almeno uguale a 25 mm, per valori inferiori la durezza diventa funzione del raggio 2. impronte distanziate tra loro e dai bordi 3. carico applicato lentamente ed in direzione perpendicolare (± 2 ) alla superficie 4. lo spessore del pezzo non deve consentire che si risentano effetti dell impronta sulla superficie opposta a quella di prova 5. finitura tale da consentire la formazione di una impronta dai contorni netti e quindi misurabili con precisione Nota: Se il raggio di curvatura è inferiore a 25 mm il valore misurato va corretto con dei fattori riportati in opportune tabelle Prove meccaniche 32

33 Prova di Durezza Regole generali Delle tre prove la più versatile, precisa, non-distruttiva, per le modestissime dimensioni dell' impronta, e valida in un intervallo di durezze praticamente illimitato, è la prova Vickers La prova Brinell e' meno laboriosa, ma può esser talvolta distruttiva per l'eccessiva dimensione delle impronte; e risente meno delle variazioni legate alle eterogeneità microstrutturali La prova Rockwell è la più semplice e rapida, ma anche la meno precisa ed affidabile; può dare valori errati per molteplici motivi: per esempio un cedimento dell' appoggio dovuto ad una qualsiasi causa (superficie ossidata o sporca, supporto cedevole, deformazioni elastiche, slittamenti, ecc.) darà misure in difetto. Prove meccaniche 33

34 Prova di Microdurezza PROVA MICRODUREZZA: simile alla VICKERS ma impiega carichi inferiori P 1 kgf I penetratori sono di due tipi: Piramide a sezione quadrata VICKERS Piramide a base rombica tipo KNOOP, con rapporto tra le diagonali di 1/7 Penetratore Vickers Penetratore Knoop P HV = dmedio HK = P 2 d con P [kgf] Prove meccaniche 34

35 Prova di Microdurezza Schema di un durometro Apparecchio di misura per microdurezza Prove meccaniche 35

36 Prova di Microdurezza La prova dimicrodurezza serve in particolare per: Misura su fogli sottili (fino a mm) Fili di piccolo diametro Controllo di processo nei trattamenti superficiali quali: cementazione, nitrurazione, carbonitrurazione Controllo di durezza per rivestimenti superficiali Misura della durezza dei microcomponenti Regole Generali Valgono le regole indicate precedentemente Impronte di microdurezza Vickers In più il pezzo deve presentare una superficie con un grado di rugosità molto basso Prove meccaniche 36

37 Durezza Shore Le durezze Shore A e D (ISO 868/N 53505, ASTM D 2240) vengono determinate durometri su materiali plastici flessibili ed elastomeri. Si determina la resistenza alla penetrazione con carico costante di un tronco di cono (ShoreA) o di un cono con punta arrotondata (ShoreD), come deformazione di una molla, 3 secondi dopo la compressione del durometro sulla superficie. Prove meccaniche 37

38 Prova di Indentazione strumentata Il test di indentazione strumentata consiste nel far penetrare un indentatore di geometria nota all interno del componente in esame e nel monitorare contemporaneamente e continuamente la forza e la profondità di penetrazione. Con questo test si ottengono valori della durezza e altre proprietà del materiale, senza la necessità di misurare l impronta. L indentatore può essere: Un penetratore Vickers; Un penetratore piramidale a base triangolare di diamante (Berkovich); Una sfera di metallo duro; Una sfera in diamante. Prove meccaniche 38

39 Prova FIMEC FIMEC Flat- top Cylinder Indenter for Mechanical Characterization Per i metalli: σ Y = P 3A Load [N] P Displacement [mm] 1 mm 2 mm B. Riccardiand R. Montanari: Indentation of metals by a flat-ended cylindrical punch Materials Science and Engineering A Vol. A381 (2004), p. 281 Prove meccaniche 39

40 Prova FIMEC Temperatura di transizione duttile-fragile B. Riccardi and R. Montanari: Indentation of metals by a flat-ended cylindrical punch Materials Science and Engineering A Vol. A381 (2004), p. 281 Prove meccaniche 40

41 Prova di fatica Le prove di fatica si eseguono allo scopo di fornire informazioni relative al comportamento di un materiale metallico sottoposto a cicli di sollecitazione che si ripetono nel tempo. Le sollecitazioni possono essere di tipo semplice (trazione, compressione, flessione e torsione) oppure possono risultare da una combinazione di sollecitazioni semplici. Le sollecitazioni normali e/o le sollecitazioni tangenziali prodotte nella provetta variano, di regola, seguendo una funzione ciclica nel tempo La prova viene eseguita a diversi stress amplitude(s) e per un numero di cicli (N) che portano a rottura la provetta. Prove meccaniche 41

42 Prova di fatica Curve Curve tipiche della prova sono le S-N curve Stress amplitude(s) è definita come lo stress massimo a cui è sottoposta la provetta. Il massimo stress al quale il materiale può essere soggetto senza rottura a fatica è noto come limite di fatica (endurance limit) Prove meccaniche 42

43 Prova di fatica Curve Molti materiali, come acciai, hanno un limite di resistenza definitiva Altri materiali, come alluminio, non hanno endurance limit resistenza a fa\ca viene specificata ad un certo numero di cicli, es Il limite di resistenza per i metalli può essere approssimativamente legato al carico di rottura Per acciai al carbonio, il limite di resistenza solito volte resistenza a trazione. è di la Prove meccaniche 43

44 Prova di Creep Metodo per determinare il comportamento a creep (scorrimento viscoso) per rilassamento da stress. Il materiale viene sottoposto a prolungata trazione costante o ad un carico di compressione (carico <carico snervamento ) a temperatura costante (T>T ricristallizzazione ). La deformazione è registrata a intervalli di tempo specificati e viene tracciato un diagramma di deformazione vs tempo. (metalli) Nei metalli il meccanismo di creep in temperatura è attribuito allo scorrimento dei bordi di grano Rilassamento da stress (stressrelaxation): il provino si deforma di una data quantità e la diminuzione dello stress nel periodo prolungato di esposizione a temperatura costante viene registrato. (termoplastici) Procedure standard di prova da creep sono dettagliate nella norma ASTM E-139, ASTM D-2990 e D-2991 (materie plastiche) e ASTM D-2294 (adesivi). Prove meccaniche 44

45 Prova di Creep Prove di creepa rottura Prove di creep vengono fatte ponendo il provino, in una fornace a temperatura controllata e tirato da un peso. L allungamento viene misurato con un comparatore. Le proporzioni del provino sono identiche a quelle delle prova di trazione, ma la sezione è più piccola -UNI 5111: sezione del provino circolare non sia minore di 4 mm2, e sezione del provino rettangolare abbia rapporto tra i lati non più di 4:1 e con il lato minore non pi`u piccolo di 2 mm. La prova può essere fatta a carico costante o a tensione (vera) costante; in quest ultimo caso il carico deve diminuire man mano che la sezione del provino diminuisce (come al solito nel caso di grandi deformazioni si può ammettere che il suo volume resti costante). Prove meccaniche 45

46 Prova di Creep Curva In una tipica curva di creep si possono distinguere 3 fasi: primo stadio(creep primario): deformazione elasto-plastica, che aumenta con velocità decrescente favorita dalla mobilità delle dislocazioni più favorevoli (creep logaritmico); secondo stadio(creepsecondario): equilibrio tra l'incrudimento e la ricristallizzazione: la deformazione prosegue a velocità quasi costante; slope= dε/dt= velocità di creep terzo stadio(creepterziario): deformazione aumenta rapidamente, arrivando velocemente alla rottura, a causa delle microcricche appuntite e dei microvuoti e dello scorrimento diffusivo dei giunti dei grani. Prove meccaniche 46

47 Prova di Resilienza Definizione: è la resistenza di un materiale agli urti Rappresenta l attitudine di un materiale ad assorbire energia nell intervallo elastoplastico La prova di resilienza consiste nel rompere a flessione per urto con un sol colpo, con mazza a caduta pendolare, una provetta intagliata nella sezione mediana e poggiata su due sostegni. L energia assorbita si misura in J e rappresenta la resistenza agli urti del materiale (resilienza) Prove meccaniche 47

48 Prova di Resilienza Macchine di prova Nella prova di resilienza il peso in caduta è sotto forma di un pendolo. La massa oscillante e il raggio dell'arco determinano la quantità di energia cinetica generata. La maggior parte delle macchine di prova sono dimensionate per fornire una valutazione di energia di 300 joule. (oggi max 450 joule per acciai) L'energia cinetica massima è raggiunta al punto più basso dell'oscillazione e la provetta è disposta in modo preciso in questo punto. La provetta si fratturerà o sarà severamente deformata. Il pendolo con\nua la sua corsa dopo l urto indicatore registra l'energia persa (assorbita) nella frattura della provetta. Prove meccaniche 48

49 Prova di Resilienza Tipi di prova La prova di resilienza può essere: Charpy Izod IZOD test CHARPY test Prove meccaniche 49

50 Prova di Resilienza Charpy RESILIENZA = Energia assorbita E = mg (H h) [J] dove: h = R R cosα = R (1 cosα) Provino UNI EN K= mg [H - R(1-cosα)] Unità SI K [J] Pendolo di Charpy In condizioni normali l energia disponibile è di 300±10 J (altrimenti deve essere specificata) La velocità di impatto deve essere m/s Normativa precedente RESILIENZA = Energia/Area resistente mg K= [ H R1 ( cosα) ] S Prove meccaniche 50

51 Prova di Resilienza Provino Charpy Lunghezza 55 mm, sezione quadrata lato 10 mm Intaglio ortogonale agli spigoli, nella mezzeria del provino Provetta Mesnager K (norma UNI ritirata) Provetta con intaglio a U o a buco di chiaveku profondità intaglio 5 mm, raggio del fondo 1 mm sezione utile 0.5 mm 2 Provetta con intaglio a VKV apertura intaglio 45, profondità 2 mm raccordo sul fondo 0.25 mm, sezione utile 0.8 cm 2 Prove meccaniche 51

52 Prova di Resilienza Esempi KU = 210 J energia disponibile 300 J (condizioni normali, il valore viene omesso) provetta normale con intaglio a U o a buco di chiave energia assorbita 210 J KV 100 = 65 J provetta normale con intaglio a V energia assorbita 65 J energia disponibile 100 J (condizioni normali, il valore è specificato) KV 150/7.5 = 83 J energia disponibile 150 J provetta con intaglio a V di sezione ridotta di larghezza 7.5 mm energia assorbita 83 J Nel caso di prove con provetta di sezione ridotta con intaglio a V devono essere aggiunti indici relativi all energia disponibile e alla larghezza della provetta Prove meccaniche 52

53 Prova di Resilienza Temperatura Prove a T diverse da T amb la provetta deve essere immersa nel mezzo di riscaldamento o raffreddamento per un tempo sufficiente e non devono trascorrere più di 5 s tra il prelevamento dal mezzo e la fine della prova. A basse temperature la resilienza assume valori inferiori a quelli ottenuti a temperature superiori. Esiste un campo di temperature per il quale la resilienza subisce una brusca variazione (campo di transizione duttile-fragile) Prove meccaniche 53

54 Prova di Resilienza Temperatura La prova di resilienza su provini a diverse T, valutando l energia assorbita nell urto temperaturaditransizioneduttile-fragile T tr. T tr individuata in corrispondenza del valor medio di energia assorbita o come il valore di temperatura in corrispondenza del quale si ha un grado di cristallinità del 50%. L intervallo di transizione dipende da: forma e dimensioni dell intaglio dimensioni del provino velocità dell urto criterio adottato per rilevare la curva di transizione Prove meccaniche 54

55 Prova di Resilienza Valori di Resilienza Resilienza K (dan m/cm 2 ) per alcuni materiali vecchia normativa- Tabella comparativa fra i valori di resilienza misurati con prove diverse Prove meccaniche 55

56 Prova di Resilienza Risultati Permette di mettere in evidenza in laboratorio la transizione duttile fragile nel comportamento dei materiali, nello stesso intervallo di temperatura Grandezze ricavabili dalla prova: Resilienza (KU o KV per indicare il tipo di provino) Cristallinità (percentuale di superficie di rottura che ha aspetto cristallino) Contrazione trasversale (che il provino subisce in corrispondenza al fondo intaglio) Regole Generali I risultati che si ottengono dalla prova NON sono grandezze intrinseche del materiale e non sono quindi utilizzabili nella progettazione. I risultati che si ottengono sono fortemente dipendenti dalle modalità di prova, dalla grandezza che si misura ecc. Vi è l impossibilità di misurare le componenti dello stato triassiale di tensione. Prove meccaniche 56

57 Prova di Resilienza Risultati I risultati della prova possono variare considerevolmente in particolare nell intervallo di transizione a causa di: variazioni locali dell acciaio impossibilità di ottenere intagli perfettamente uguali (sono critiche forma e profondità dell intaglio) variabile posizionamento del provino sulla macchina VANTAGGI Prova semplice Temperatura variabile Confronto il comportamento del materiale soggetto a diversi trattamenti, confronto materiali diversi. Controllo di qualità. Prove meccaniche 57

58 Prova di Resilienza Prova Prove meccaniche 58

59 Prova di Resilienza Rottura del provino Prove meccaniche 59