Proprietà meccaniche

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Categoria:	Tecnologia
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Data:	03.10.2006
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Bianchi Fanciulli Paolo 3^ A Anno scolastico 2005 / 2006
RELAZIONE N ° 3 : PROVE PER LE PROPRIETA’ MECCANICHE
BREVE PREMESSA :
Le proprietà meccaniche dei materiali sono la 'carta d'identità' degli stessi, e sono fondamentali ai fini della progettazione dei manufatti. La determinazione del comportamento a fatica di un materiale o di un componente è di rilevante importanza per definire la vita di un manufatto sottoposto a carichi ciclici. La valutazione della tenacità del materiale è fondamentale nei manufatti soggetti a carichi impulsivi o destinati ad operare a bassa temperatura, laddove si temano rotture fragili.
Gli scopi dell'esecuzione delle prove meccaniche sono molteplici:
➢ classificazione dei materiali
➢ indagini sulla variazione di caratteristiche meccaniche indotte dai trattamenti termici
➢ verifica di saldature
➢ considerazioni su lavorabilità
➢ considerazioni sulle strutture
In definitiva queste prove vengono eseguite tutte le volte che si rende necessario indagare sulle caratteristiche resistenziali del materiale in esame.
PROVA DI DUREZZA :
-BRINELL HB (UNI 560)
La prova di durezza eseguita con il metodo Brinell, consiste nel far penetrare nel materiale in esame una sfera di acciaio duro di diametro D premuta con una forza F (carico di prova). Il diametro delle sfere può avere diversi valori in relazione alle dimensioni del materiale su cui si deve eseguire la prova
Spessore pezzo
< 1
1÷3
3÷6
>6
Ø sfera D(mm)
1
2.5
5
10
Il carico di prova si sceglie in relazione al ø della sfera e al tipo di materiale da testare utilizzando la seguente formula:
F = KD2 · 9,81
I valori della costante K sono riportati nella seguente tabella
Materiali
Acciai-ghise
Leghe di rame- alluminio
Rame- alluminio-zinco-magnesio
Leghe di stagno
Piombo-stagno
K
30
10
5
1.25
0.5
Si definisce durezza Brinell HB il rapporto tra il carico di prova F espresso in N e l’area della superficie dell’impronta S espressa in mm2 moltiplicato per una costante n (pari a 102 mm2/N) avente valore di HB adimensionale
HB = F / S · n
-ROCKWELL HRB e HRC
Questo metodo è il più diffuso per la praticità e l’ immediatezza della lettura. La prova consiste nel far penetrare ( in due tempi e con un carico prestabilito ) una sfera di acciaio duro avente diametro
1 / 16 di pollice ( 1,58 mm ) oppure un cono di diamante con angolo al vertice di 120°, nel materiale da esaminare. I parametri della prova cambiano a seconda del penetratore utilizzato e il valore della durezza sarà espresso , in modo convenzionale , in funzione della profondità di penetrazione con le seguenti formule :
HRB = 130 – e → per prove con penetratore sferico
HRC = 100 – e → per prove con penetratore conico
e → rappresenta , in unità Rockwell ( un unità corrisponde a 0,002 mm ) , la profondità residua dell’ impronta F con R , cioè la profondità misurata dopo aver tolto il carico F per eliminare la deformazione elastica del materiale.
Si usa il penetratore a sfera di acciaio duro per materiali con durezza HRB < 200 e il penetratore a cono di diamante per materiali con durezza superiore.
La prova viene eseguita come segue :
➢ Portare la superficie del pezzo da esaminare a contatto del penetratore e applicare il carico iniziale FO = 98 N (spingendo il pezzo contro il penetratore ) per provocare il suo affondamento di una profondità di assestamento a.
➢ Azzerare l’ indice della scala della profondità.
➢ Applicare il carico addizionale F¹ , fino a raggiungere il carico totale Ft (FO + F¹ ). Questi carichi dipendono dai penetratori e valgono rispettivamente : per la sfera F¹ = 882 N e Ft =980 N ; per il cono F¹ = 1372 N e Ft = 1470 N.
➢ Attendere trenta secondi col carico totale Ft applicato
➢ Togliere il carico addizionale F¹ per permettere al penetratore di escludere la deformazione elastica
➢ Leggere sul quadrante del durometro il valore della durezza (profondità residua ) espresso in unità Rockwell e o in micron (fr ) da cui sarà dedotta la durezza.
HRB
HRC
-VICKERS HV (UNI 1955)
La prova di durezza con il metodo Vickers consiste nel far penetrare nel materiale in esame un diametro avente forma di piramide retta a base quadrata premuta con una forza F di 294 N per un tempo variabile da 10 a 15 secondi.
Si definisce durezza Vickers HV il rapporto tra il carico di prova F espressa in N e l’area della superficie S dell’impronta espressa in mm moltiplicato per la costante n per ottenere un valore adimensionale
HV = F / S · n = F / d^2 · 0,189
PROVA DI RESILIENZA
RESILIENZA :
Si definisce resilienza la capacità di un materiale di resistere a rottura e flessione per urto. La prova di resilienza KCU consiste nel misurare l’ energia necessaria per rompere in un solo colpo una provetta del materiale da testare ricavata con forma e dimensioni unificate
-PENDOLO DI CHARPY ( UNI EN 10045/1 )
D (m) 0,8436 0,8436
H (m) 1,5672 1,5672
P (daN) 9,6203 18,966
E (J) 150,77 297,24
L = lavoro assorbito R = resilienza
KCU = P ( H h ) / So → [ J/ m^2]
KV = L

PROVA DI COMPRESSIONE ( UNI 558 )
La prova di compressione eseguita sui materiali fragili ( ghisa , calcestruzzo… ) consiste nell applicare lentamente un carico uniforme ad un campione di materiale ( provetta ) compreso tra due piastre piane levigate e parallele per studiarne il comportamento. L’ applicazione del carico provoca la rottura del campione e consente di determinare le caratteristiche di resistenza , di elasticità , di deformabilità già definite per la prova di trazione.
PROVE TECNOLOGICHE :
-IMBUTIBILITA’ :
Prova ERICHSEN ( UNI EU 14 )
La prova consiste nell’ imbutire una lamiera con un punzone avente la forma di una calotta sferica di 20 mm di diametro. La lamiera è bloccata da una matrice e da uno spessore compreso tra 0,2 e 2 mm. Durante la prova il punzone spinto da una pressa avanza e deforma la lamiera fino a quando si manifesta un inizio di rottura. In queste condizioni la profondità raggiunta ( mm ) costituisce l’ indice di imbutitura IE.
PROVA N°
MATERIALE
SPESSORE(mm)
CARICO (N)
IE
1
Alluminio
1,5
950
10,7
2
Inox
1,2
2900
32,7