La prova resilienza sui metalli viene da sempre impiegata nell’ambito della carpenteria metallica pesante e leggera per accertare la duttilità dei vari componenti mediante impatto con Pendolo Charpy. Data l’importanza di tale prova, cerchiamo di capire in cosa consiste e quali misurazioni importanti consente di rilevare, nell’ambito delle attività di ricerca e sviluppo (R&D) e di controllo della qualità (QC) dei materiali svolte dai laboratori accademici ed industriali.
Prova resilienza sui metalli: metodo di prova
La prova resilienza sui metalli è una prova distruttiva che provoca la rottura del campione utilizzato in esame. Serve a misurare l’energia necessaria per rompere, con un unico colpo, un provino metallico di dimensioni normalizzate, intagliato nella sua metà più lunga e appoggiato su due sostegni.
Il metodo di prova più diffuso fu proposto dal francese Georges Charpy (1865 –1945) e prevede l’utilizzo di un pendolo (noto per l’appunto come Pendolo Charpy), ancora oggi in uso per la sua immediatezza di utilizzo e risultati. Il Pendolo Charpy è composto da un maglio opportunamente sagomato vincolato ad un’estremità. L’altra estremità libera viene innalzata ad una certa altezza (H1) e lasciata cadere per gravità. Lungo il suo percorso, la mazza incontra e spezza la provetta, per poi risalire nuovamente fino ad una determinata altezza (H2) inferiore a quella di partenza.
La differenza tra l’angolo di sgancio (partenza) e l’angolo di risalita (arrivo) è proporzionale all’energia assorbita del provino durante l’urto, a meno degli attriti.
Il grado di resilienza posseduta da un metallo viene espresso attraverso un valore numerico, seguito da un’unità di misura specificata, indicata con la lettera K; questa viene seguita a sua volta dalle lettere V o U, a seconda del tipo di taglio applicato alla provetta.
L’intaglio deve essere effettuato nella mezzaria e può avere due forme diverse:
- Intaglio a U, profondo 5 mm e avente raggio del fondo di intaglio di 1 mm. Questo tipo di intaglio viene solitamente usato per i materiali non ferrosi.
- Intaglio a V, con apertura angolare di 45°, profondità di 2 mm. Questo tipo di intaglio viene solitamente usato per i materiali ferrosi.
Infine, viene apposto un numero a pedice che serve a indicare il raggio di percussione in corrispondenza del punto di impatto: questo indice può variare da 2 a 8 mm.
Tutti questi valori forniscono informazioni rilevanti sulla rottura di un componente in metallo impiegato.
Ricordiamo, a questo proposito, che una delle finalità principali delle prove di laboratorio è quella di valutare l’eventuale fallimento del componente considerato per poi selezionare il materiale più adatto in fase di progettazione, sviluppo e produzione.
La frattura, lo snervamento, l’usura, la deformazione, ecc. sono tutti chiari esempi di fallimento di un materiale metallico che i progettisti devono analizzare con attenzione per poter soddisfare precisi requisiti di qualità e prestazione.
Infatti, sono molte le situazioni in cui i componenti in metallo possono causare problemi prestazionali causati da difetti nel metallo stesso, difetti che si sono formati durante la fase di lavorazione o che si sono creati durante l’esercizio del componente stesso.
Di qui l’importanza di eseguire un test come la prova resilienza sui metalli che consente di verificare se la rottura verificatasi in seguito ad impatto sia duttile, fragile oppure mista.
Frattura Duttile
La frattura duttile di un metallo avviene dopo un’estesa deformazione platica ed è caratterizzata da una bassa velocità di propagazione della rottura.
Frattura Fragile
Al contrario, la frattura fragile di un metallo si verifica dopo una deformazione platica limitata ma si propaga molto più velocemente.
Parlando di rottura fragile, duttile e mista non si puà ignorare un altro aspetto da considerare in sede di prova e, cioè, la temperatura: in linea di massima un materiale diventa più fragile al diminuire della temperatura, poiché l’energia necessaria a romperlo diminuisce con la temperatura. In particolare, esiste un intervallo di temperatura, detto zona di transizione, in cui si ha un abbassamento improvviso della resilienza di un materiale.
Prova resilienza sui metalli e Pendolo di Charpy
Amse S.r.l. è un’azienda specializzata nella fornitura di macchine e strumenti di prova materiali. La nostra azienda propone anche una gamma completa di Pendoli Charpy per l’esecuzione della Prova di resilienza sui metalli, in base al metodo Charpy o Izod ed al range di energia necessario.
Pendolo di Charpy versione XJJ
con indicatore analogico per la lettura dell’energia assorbita.
Pendolo di Charpy versione XJJD
con display digitale che agevole l’impostazione dei parametri di prova, la calibrazione automatica per tener conto delle perdite di energia dovute agli attriti e la lettura dei risultati ottenuti a fine Prova di resilienza.
Pendolo Multi Impact
permette l’esecuzione di test Charpy e Izod senza la necessità di cambiare la morsa del supporto provini e la mazza grazie ad un design innovativo.
Tutti i pendoli sono in grado di eseguire le prove secondo le normative internazionali: ISO 179, ISO 180, ISO 8256, ASTM D 256 ed altre equivalenti.
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