Proprietà meccaniche. Prove meccaniche. prova di trazione prova di compressione prova di piegamento prova di durezza prova di fatica prova di creep

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1 Proprietà meccaniche Prove meccaniche prova di trazione prova di compressione prova di piegamento prova di durezza prova di fatica prova di creep

2 Prova di trazione provini di dimensione standard deformazione a velocità costante sforzo crescente.

3 Prova di trazione La resistenza meccanica dei materiali può essere testata tirando il metallo fino a rottura Cella di carico Provino Estensimetro I dati di forza sono ottenuti dalla cella di carico I dati di deformazione sono ottenuti dall estensimetro

4 Provini standard per prove di trazione (a) Provino standard a sezione circolare (b) Provino standard a sezione rettangolare

5 il risultato della prova di trazione è una curva sforzo-deformazione s n vs e n sforzo nominale deformazione nominale

6 Proprietà meccaniche curva sforzo-deformazione Metalli Ceramici Polimeri

7 (1) Metalli s m Modulo di Young (E) Carico di snervamento (s s ) E s s 0.2 % e f Resistenza a trazione (s m o s t ) (carico massimo o carico di rottura) allungamento % a rottura (e f ) (duttilità ) Up Lavoro plastico sde

8 Deformazione plastica Deformazione permanente, che avviene a volume costante, manifestata da molti materiali quando sollecitati oltre il limite elastico.

9 Limite (o carico) di snervamento Valore dello sforzo per il quale si passa dal campo delle deformazioni elastiche a quello delle deformazioni plastiche. In pratica si assume il valore dello sforzo che provoca una deformazione plastica residua dello 0,2 %.

10 ???? Meccanismo della deformazione plastica in materiali metallici????

11 Durante la deformazione plastica non si ha scorrimento contemporaneo di grandi quantità di atomi, come mostrato in figura, poiché il processo richiederebbe troppa energia. Ha invece luogo un processo a più bassa energia che implica lo scorrimento di un piccolo numero di atomi per volta.

12 Scorrimento delle dislocazioni Illustrazione schematica di come il movimento di una dislocazione a spigolo produca uno scorrimento sotto l azione di un basso sforzo di taglio.

13 Spostamento di un tappeto per traslazione di una piega fatta alla sua estremità: (a) posizione iniziale del tappeto, (b) difetto localizzato, (c) e (d) spostamento della piega, (e) posizione finale del tappeto dopo lo spostamento completo del difetto lineare (la piega).

14 a b Movimento di una dislocazione a spigolo attraverso un cristallo: (a) il legame atomico in corrispondenza della dislocazione si rompe e si riforma per permettere alla dislocazione di muoversi; (b) sequenza completa dell ingresso di una dislocazione in un cristallo, del suo movimento da sinistra verso destra e della sua uscita a destra.

15 Scorrimento nei Cristalli Lo scorrimento avviene in piani densi o strettamente impaccati E richiesto un basso sforzo di taglio perché avvenga lo scorrimento su piani densamente impaccati Se lo scorrimento è ristretto in piani impaccati, allora i piani meno densi diventano operativi E richiesta meno energia per muovere gli atomi lungo piani più densi

16 Strizione Concentrazione della deformazione in corrispondenza di una data sezione del provino. Si manifesta in corrispondenza del punto di massimo della curva s n /e n.

17 Carico di rottura (Resistenza a trazione) (Carico massimo) Lo sforzo massimo cui può resistere il materiale. Corrisponde al massimo della curva s n /e n.

18 Rottura La rottura del provino (separazione in due parti) si verifica effettivamente al punto finale della curva.

19 Allungamento percentuale L allungamento percentuale è una misura della duttilità di un materiale È l allungamento del metallo prima della rottura, espresso come percentuale della lunghezza iniziale % allungamento = Lunghezza finale Lunghezza iniziale Lunghezza iniziale Misurata usando un calibro unendo le due parti fratturate Esempio: allungamento percentuale di Al puro 35% per la lega di alluminio 7076-T6 11%

20 Riduzione Percentuale di Area La riduzione percentuale di area è un altra misura della duttilità Il diametro della zona fratturata viene misurato con un calibro % riduzione area = Area iniziale Area finale Area iniziale La riduzione percentuale di area nei metalli diminuisce in presenza di porosità Curve s/e per diversi metalli

21 Duttilità Allungamento % a rottura e f =(l f -l 0 )/l 0 Contrazione % a rottura S=(A 0 -A f )/A 0

22 (2) Ceramici s s e

23 Prova di piegamento Modulo di rottura s s mr mr 3F 2bd F L f f R 3 L

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25 ???? Meccanismo di deformazione plastica nei materiali ceramici????

26 Visione dall alto della struttura cristallina di NaCl che indica (a) lo scorrimento sul piano (110) e nella direzione [110] (linea AA ) e (b) lo scorrimento sul piano (100) nella direzione [010] (linea BB ).

27 3) Polimeri (1) polimeri termoindurenti (2) polimeri termoplastici vetrosi (comportamento fragile) polimeri termoplastici semicristallini (comportamento duttile)

28 Proprietà meccaniche dei più comuni polimeri a temperatura ambiente

29 Polimeri Duttili s s s r E Fino ad (1) comportamento elastico, il punto di massimo corrisponde al carico di snervamento (s s ), la resistenza a trazione o carico di rottura (s r ) corrisponde alla sollecitazione per la quale avviene la rottura del provino.

30 ???? Meccanismo di deformazione plastica di materiali polimerici????

31 Polimerico termoplastico sotto sforzo. Le catene molecolari sono distese e scorrono le une sulle altre in modo da allinearsi nella direzione dello sforzo. Se lo sforzo è troppo elevato, le catene molecolari si rompono, causando la rottura del materiale.

32 Deformazione di polimeri semicristallini

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34 (a) PE ad alta densità, (b) PE a bassa densità e (c) lineare a bassa densità.