Valerio Trovarelli

1. UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAMERINOFACOLTA’ DI SCIENZE E TECNOLOGIECorso di Specializzazione:PERCORSO ABILITANTE SPECIALEClasse di concorso C320LABORATORIO MECCANICO TECNOLOGICPresentazione: PROVE MECCANICHE STATICHE DISTRUTTIVE CON PARTICOLARE RIGUARDO ALLA PROVA DI TRAZIONE STATICA;CENNI SULLE PROVE MECCANICHE NON DISTRUTTIVE Valerio Trovarelli 09 Luglio 2014

2. La Caratterizzazione dei materiali Forniscono indicazioni riguardanti le attitudini che hanno i materiali a lasciarsi trasformare od a resistere agli sforzi esterni. PROPRIETA’ 1.Aspetti Utili: cromatura,decappaggio 1. Statiche 2.Aspetti Dannosi: 2. Dinamiche corrosione 3. A Fatica 1. Elastiche 2. Elasto-Plastiche 3. Plastiche Proprietà Fisiche Proprietà Chimiche Proprietà Meccaniche Proprietà Tecnologiche Proprietà Magnetiche Indicano l’attitudine di un materiale a resistere alle sollecitazioni esterne tendenti a deformarlo Indicano l’attitudine di un materiale ad essere lavorato in un dato modo Indicano l’attitudine di un materiale metallico, posto in un campo magnetico, a modificare le caratteristiche dello stesso Si riferiscono alle caratteristiche generali della materia Riguardano fenomeni che si producono fra il materiale in considerazione e l’ambiente in cui esso è posto Sollecitazioni -Plasticità -Duttilità -Malleabilità -Fusibilità -Saldabilità -Truciolabilità -Temprabilità Sensibilità magnetica -Massa Volumica -Dilatazione Termica -Conducibilità Term. -Conducibilità Elettr. -Paramagnetici -Magnetici -Ferromagnetici -Diamagnetici Deformazioni

3. IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI MATERIALI  I componenti strutturali presentano un comportamento diverso in funzione: • del tipo di materiale con il quale sono realizzati • della geometria (forma e dimensioni) • delle condizioni fisiche,chimiche,magnetiche e tecnologiche(temperatura, ambiente, velocità di applicazione del carico ecc) Ma anche in base al tipo di sollecitazione alla quale sono sottoposti Risulta necessario disporre quindi di informazioni standardizzate sui materiali che sono necessarie per definirne il campo ed i limiti di impiego Queste informazioni sono di norma ottenute da un insieme di test sperimentali classificati genericamente sotto la dicitura di: PROVE MECCANICHE

4. PROVE MECCANICHE Le prove meccaniche in sintesi DEFINISCONO LE PROPRIETA’ MECCANICHE dei materiali ossia la capacità degli stessi di resistere all’azione delle predette sollecitazioni, di forze cioè esterne tendenti a deformarli. Da sottolineare anche la distinzione tra Prove Meccaniche Distruttive e Non Distruttive in base al livello di disturbo della diagnosi effettuata alla loro integrità materica e stabilità strutturale. : PROVE STATICHE PROVE DINAMICHE PROVE PERIODICHE PROVE di SCORRIMENTO Trazione Scorrimento Viscoso Fatica Resilienza Compressione Usura Flessione Shore Durezza

5. PROVA TRAZIONE STATICA UNI EN 10002-92 La prova di trazione, definita dalla norma UNI EN 10002 (Materiali metallici – Prova di trazione – Parte 1: Metodo di prova a temperatura ambiente), è la più importante tra le prove meccaniche distruttive. Consiste nel sottoporre un provino del materiale, opportunamente prelevato e preparato, ad uno sforzo di trazione (che si prolunga fino alla rottura) allo scopo di determinare una serie di caratteristiche meccaniche • Il provino è di norma ottenuto mediantelavorazione meccanica di un saggio prelevato da un prodotto. • Può avere forma circolare o rettangolare • In esso si possono individuare: •un tratto a sezione costante Lc all’interno del quale si individua il cosiddetto “tratto utile “Lo” •due teste (afferraggi) opportunamente raccordate per Figura: provino a sezione circolare evitare l’insorgere di sovrasollecitazioni La normativa fissa in maniera rigorosa le proporzioni tra gli elementi geometrici del provino:

6. La macchina di prova prende il nome di “Macchina Universale”, che deve essere costruita con criteri universalmente validi per garantire l’attendibilità e la ripetibilità delle prove: ciò è garantito e previsto dagli enti di unificazione. L’energia per produrre lo sforzo nella macchina di prova viene fornito da una pompa ad alta pressione accoppiata ad un motore elettrico; variando la corsa o il numero di corse al minuto della pompa è possibile una regolazione pressoché continua entro ampi limiti della portata dell’olio e quindi della velocità di applicazione del carico.Nella figura sotto è disegnato lo schema funzionale di una macchina universale idraulica. Essa è costituita da un’incastellatura comprendente: 1 basamento; 2 due o quattro colonne di sostegno; 3 traversa fissa; 4 cilindro; 5 stantuffo; 6 traversa solidale allo stantuffo; 7 due aste montanti; 8 traversa di lavoro mobile; 9 cilindro secondario; 10 stantuffo secondario; 11 barra orizzontale con pennino; 12 tamburo. Tale macchina è definita “universale” in quanto utilizzabile per lo svolgimento di altre prove meccaniche quali ad esempio la prova di compressione statica, flessione statica

7. La prova di trazione consente di rilevare diverse proprietà meccaniche del materiale testato Resistenza alla trazione (o carico unitario di rottura) è il rapporto tra il massimo carico raggiunto durante la prova e l’area della sezione iniziale del provino. La resistenza alla trazione è tra i risultati di maggior interesse pratico. Modulo di elasticità longitudinale (o modulo di Young) è il rapporto tra tensioni e deformazioni in campo elastico Strizione percentuale è definita dal rapporto fra la variazione dell’area della sezione trasversale del provino al momento della rottura e l’area primitiva Allungamento a rottura è definito dal rapporto fra l’allungamento finale subito dal tratto utile del provino e la sua lunghezza iniziale

8. GRAFICO CARICHI/ALLUNGAMENTI Il diagramma presenta: • un primo tratto rettilineo, durante il quale il provino ha comportamento elastico, vale a dire che se scaricato ritorna esattamente alla forma e dimensione iniziali; • un tratto curvo (la concavità è verso il basso) in cui il comportamento è ancora elastico; si parla di elasticità non lineare, ma questo tratto è difficilmente rilevabile e non ha importanza ai fini dell’accettazione del materiale; • lo snervamento, ossia una rapida riduzione del carico, che, giunto alla tensione di snervamento superiore bruscamente cade alla tensione di snervamento inferiore,e successivamente rimane quasi stazionario attorno a questo valore,mentre la deformazione cresce notevolmente; • la zona delle grandi deformazioni, ossia quella in cui il carico raggiunge un massimo e poi decresce fino alla rottura finale.

9. Validità della Prova a Trazione Aspetto fondamentale: la prova per dirsi valida deve avere come presupposto il verificarsi della rottura all’interno del c.d. terzo medio (porzione di provino contenuta all’interno del tratto utile Lo), in un arco di tempo che varia dai 2 ai 5 minuti. • Terminata la prova, dopo la rottura, il provino, si “ricompone” andando a determinare la Su(sezione ultima) e, di conseguenza, la Strizione percentuale (Z%) nonché l’Allungamento percentuale (A%). • Qualora la rottura del provino avvenisse all’inerno del tratto utile ma in un tratto esterno al terzo medio, si utilizza il “procedimento di correzione”, che diventa diverso a seconda che la differenza N-n sia pari o dispari (dato “N” come il numero di parti in cui è stata suddivisa la provetta ed “n” come il numero di parti ricomprese nel tratto ArBr della provetta reale simmetrico rispetto al punto di rottura della provetta ideale) • Essendo il procedimento di cui sopra non particolarmente attendibile si consiglia per sicurezza di ripetere la prova

10. Altre Prove statiche distruttive:Prova di Compressione Statica La prova consiste nell’applicare lentamente un carico uniforme ad un provino alloggiato tra la traversa di lavoro e il cilindro idraulico della macchina universale per un tempo di 10 secondi, quindi si legge l’accorciamento nel micrometro millesimale. I provini sono di forma cilindrica o prismatica, lavorati esclusivamente sulle facce di appoggio e, per materiali fragili con le proporzioni Lo=2d (Il diametro del provino di forma cilindrica varia da 10 a 30 mm). Il carico unitario di rottura a compressione RcR è il carico che viene misurato quando compare la prima cricca in superficie o la rottura ed è dato dal rapporto tra il carico di compressione a rottura (Fc) e la sezione iniziale del provino So. Pertanto RcR= Fcr • 0.2/ So. Come limite di deformabilità viene scelto usualmente 0.2%. Accorciamento % Ac=(Lo-Lu/Lo)100; Ingrossamento % dopo rottura Zc= (Su-So/So)100

11. Prova di Flessione Statica Con questa prova si rilevano le caratteristiche di resistenza, deformabilità ed elasticità di un materiale. Generalmente la prova viene eseguita per determinare il carico capace di provocare una determinata freccia, oppure la freccia prodotta da un determinato carico. La freccia (f), distanza tra l’asse geometrico del corpo prima e dopo la deformazione, risulterà massima al centro Anche il momento flettente (Mf) è massimo al centro dove assume il seguente valore: Mf=F• L/4 [N• m] Il Provino, di forma rettangolare, ha dimensioni non unificate, purchè di valore costante su tutta la lunghezza. . Fino a quando il materiale rimarrà al di dentro del campo elastico tutte le variazioni della freccia (f) dovranno essere proporzionali. Quando il materiale uscirà dal campo elastico questa proporzionalità non verrà più rispettata e la freccia crescerà notevolmente. La freccia f=F• L/48• E• J (dove F è la Forza, L la lunghezza ed E il modulo di elasticità lineare). Tanto E sarà maggiore tanto più un materiale resisterà a flesisone. La freccia percentuale sarà invece uguale a f%=f/L• 100 [%].

12. Cenni sulle principali prove meccaniche non distruttive:LE DUREZZE La durezza è: la resistenza che esso oppone alla penetrazione di un altro corpo (di durezza maggiore e di definita geometria) La durezza influenza la resistenza all’usura, all' incisione, al taglio e talvolta anche alla corrosione. Nei materiali metallici la durezza può essere interpretata dunque come la resistenza alla deformazione plastica permanente (a sua volta correlabile empiricamente al carico di rottura) I vantaggi della prova di durezza risiedono nella sua facilità e rapidità, nella sua economicità visti anche i bassi costi delle apparecchiature usate e infine nel fatto di non essere una prova distruttiva (che quindi puo' essere ripetuta in piu’ punti del provino)

13. Altre prove meccaniche non distruttive:Liquidi Penetranti, Metodo Magnetoscopico,Analisi Metallografica

14. GRAZIE PER L’ATTENZIONE