Prove meccaniche sui materiali – Parte prima

Le prove meccaniche sui materiali descrivono il comportamento di un materiale assoggettato a forze statiche o dinamiche. Sono indispensabili per

• individuare le proprietà meccaniche di materiali e prodotti come il comportamento elastico, plastico o viscoelastico, la resistenza statica (allo snervamento o alla rottura), la resistenza all’abrasione (durezza), la resistenza agli urti (resilienza), la resistenza alla frattura (tenacità a frattura), la resistenza alla fatica (la capacità del materiale di resistere alle sollecitazioni periodiche).

• classificarli in base al modo in cui un materiale risponde ad una forza applicata.
  La proprietà meccanica di un materiale indica, infatti, se il materiale in questione reagisce alla sollecitazione esterna in maniera elastica (deformandosi, ad esempio, in modo reversibile) o inelastica (ad esempio, rompendosi).

• certificare la loro Qualità.

• verificare la corrispondenza di un materiale a determinati requisiti di norme ed a esigenze di lavorazione e produzione specifiche.
  Conoscere le proprietà meccaniche dei materiali è, infatti, fondamentale per individuare il tipo di materiale più adatto per un determinato utilizzo. Nel caso, ad esempio di un ammortizzatore sottoposto a continue sollecitazioni dinamiche, è indispensabile che tale manufatto venga costruito con un acciaio ad alto tenore di carbonio o altro materiale provvisto di elevata resistenza alla fatica.

Di qui la crucialità dell’effettuare continue prove meccaniche sui materiali nei laboratori di ricerca e sviluppo (R&D) e di controllo della qualità (QC) dei materiali, incaricati di fornire un responso certo e certificato.

Prove meccaniche sui materiali: tipologie

Vasta è la gamma di prove eseguibili e classificabili secondo criteri diversi.

1. Le prove meccaniche sui materiali possono essere, innanzitutto, distinte in:

• Prove convenzionali se forniscono una serie di valori / grandezze con le quali vengono confrontati, catalogati e caratterizzati i diversi materiali.
• Prove simulate o reali
  se riproducono le condizioni di utilizzo del materiale nel modo più fedele possibile.

2. Le prove meccaniche sui materiali possono, inoltre, essere classificate in base alla modalità di applicazione della forza. Parliamo, infatti, di:

• Prove statiche quando vengono applicate in modo graduale e per un tempo abbastanza lungo. Rientrano in questo primo gruppo le prove di trazione a temperatura ambiente, prove di trazione a temperatura controllata, prove di compressione, prove di durezza  (Vickers, Brinell, Rockwell).
• Prove dinamiche quando vengono applicate in un tempo molto breve. Tra queste le prove d’urto e le prove di resilienza Charpy.
• Prove a carico oscillante Tra queste le prove di fatica.
• Prove a carico insistente Tra queste le prove di scorrimento a caldo.
• Prove d’attrito quando vengono effettuate tra due corpi tra loro striscianti (attrito radente) o rotolanti (attrito volvente).
• Prove periodiche quando si ripetono ciclicamente nel tempo con frequenza elevata.

Come abbiamo già detto, ognuna di queste prove riveste un ruolo fondamentale per le attività di Ricerca & Sviluppo e di Controllo della Qualità; ecco perché -come vedremo nell’articolo “Prove meccaniche sui materiali – Parte seconda” – si è sviluppata tutta una gamma diversificata di norme di prodotto e norme meccaniche che influiscono, tra le altre cose, anche sul tipo di macchina prova da utilizzare.