PROVE MECCANICHE
Le prove di tipo meccanico si utilizzano, in generale, per descrivere il comportamento di un
materiale sottoposto a deformazione. Una prima distinzione va fatta tra le prove
a deformazione lenta (creep, trazione, flessione, etc.) e le prove a deformazione veloce (urto,
rotture, etc.). Una seconda distinzione possiamo farla tra le prove di tipo universale (pensiamo
ad un dinamometro in trazione) e le prove specifiche (esempio un apparecchio specifico per la
misura della resistenza delle suole delle scarpe). Occorre valutare caso per caso e decidere
qual'è la prova più adatta a risolvere la propria problematica. Importante: al fine di avere dei
numeri su cui discutere e con cui confrontarsi, una notevole attenzione dev'essere riposta in
ogni caso nella preparazione dei provini. Questo aspetto riveste dal 50% al 99%
dell'importanza della prova ed è spesso sottovalutato.
PROVE DI TRAZIONE, COMPRESSIONE E FLESSIONE
Preparazione e condizionamento dei provini
Esistono numerose normative a riguardo. In generale si distinguono due casi: provini
fustellabili(plastificati, spessori bassi, etc.) e provini che devono essere intagliati con una fresa.
La modalità di preparazione del provino varia da materiale a materiale e, in generale, viene
eseguita con una pressa verticale e stampi adeguati. In questa fase l'esperienza è
fondamentale. I provini DEVONO essere condizionati almeno 24 ore in condizioni standard
prima della prova.
Apparecchiatura
Abbiamo bisogno di un dinamometro adeguato alle nostre esigenze di misura. Un dinamometro
è costituito generalmente da:
1. Un telaio che dev'essere sovradimensionato rispetto alle nostre esigenze;
2. Una cella di carico che misura le forze di dimensione e precisione adeguate;
3. Una misura della deformazione (direttamente sul telaio o, molto meglio, mediante
estensometri sul provino);
4. Un sistema di elaborazione del dato (PC)
5. Un micrometro per la misura degli spessori dei provini.
A questo sistema si possono aggiungere altri accessori (per prove in flessione, per misure a
diverse temperature, per prove di compressione, diverse celle di carico, etc.).
Misura
Cosa si misura:
1.
2.
3.
4.
5.
Modulo elastico
Sforzo a snervamento
Allungamento a snervamento
Sforzo a rottura
Allungamento a rottura
La misura DEVE essere seguita per accorgersi di tutto quello che succede. Anche un provino
rotto può essere fonte di ottime informazioni. Un buon stereomicroscopio può essere di
notevole aiuto.
PROVE DI CREEP
Non spendiamo troppe parole per queste prove perchè, in generale, bisogna essere abbastanza
specialisti prima di pensare ad una prova di creep. A volte serve misurare la deformazione di
un materiale sottoposto ad uno sforzo per tempi lunghi o lunghissimi: le prove di creep vanno
in questa direzione. Sono tuttavia prove molto lunghe (anche anni) e quindi molto costose, e
richiedono una certezza assoluta delle variabili in gioco. Una prova di trazione si può ripetere
se qualcosa non va; ripetere una prova di creep può voler dire un ritardo di mesi o anni e,
quindi, l'inutilità della prova.
Preparazione e condizionamento dei provini
Preparazione e condizionamento sono FONDAMENTALI per una prova di creep. Valgono le
stesse considerazioni fatte per le prove di trazione unite al fatto che in generale NON
POSSIAMO SBAGLIARE a causa della durata delle prove.
Apparecchiature
Ci sono apparecchiature specifiche per il creep. Fondamentale è il condizionamento in
temperatura e umidità dell'apparecchiatura; è necessaria la certezza assoluta che temperatura
e umidità vengano mantenute costanti per tutta la durata della prova.
Misure
I provini sono sottoposti ad uno sforzo costante nel tempo (pensiamo ad un peso che tira un
provino). Quello che si misura è la deformazione in funzione del tempo. Da queste misure si
traggono numerose informazioni sulle caratteristiche del materiale.
PROVE DI URTO
Le prove di urto hanno come finalità la comprensione del comportamento di un determinato
materiale quando è sottoposto ad uno sforzo improvviso per un tempo limitatissimo (di solito
qualche millisecondo): siamo quindi esattamente all'opposto delle prove di creep. Le normative
in questo tipo di analisi sono fondamentali.
Preparazione e condizionamento dei provini
Oltre agli stessi accorgimenti già descritti per le prove di trazione, uno degli aspetti
fondamentali per questo tipo di analisi è L'INTAGLIO del provino, dove necessario. La cura per
questa operazione deve essere massima. Anche in questo caso è utile avvalersi di uno uno
stereomicroscopio. Nel caso l'intaglio non debba essere effettuato, la cura della forma e del
contorno del provino è comunque fondamentale prima di eseguire la pova.
Altrettanto importante è il condizionamento dei provini.
Apparecchiature
Le apparecchiature sono diverse a secondo delle necessità:

trazione per urto con pendolo

pendolo Charpy

pendolo Izod


dardo ad impatto
prove specifiche
In generale è bene uniformarsi alle indicazioni delle normative per il materiale in oggetto.
Misure
Si colpisce il provino con una determinata energia, si misura l'energia assorbita dal provino e si
analizza il provino colpito, che può rompersi completamente o deformarsi semplicemente.
Spesso per queste prove si sente parlare di resilienza, termine a volte utilizzato
impropriamente. L'analisi del provino dopo essere stato sottoposto a prova può dare utili
indicazioni sul tipo di rottura e sulla propagazione della frattura.
PROVE DI ABRASIONE
La resistenza all'abrasione è un fenomeno complesso che riguarda essenzialmente le proprietà
superficiali del materiale; a causa di questa complessità le prove hanno spesso valore
comparativo, difficilmente assoluto. Esistono tuttavia apparecchiature che rispondono a
determinate normative e che consentono di ottenere valori sufficientemente riproducibili del
dato.
Preparazione e condizionamento dei provini
Come per tutte le prove meccaniche, questa fase è fondamentale. In particolare per
l'abrasione una cura estrema deve essere riposta sull'aspetto superficiale dei provini.
Apparecchiature
Come ricordato sopra, esistono apparecchiature che rispondono a normative
internazionali, caratterizzate dal fatto che l'elemento abrasivo deve avere sempre la stessa
efficacia. Esistono macchine con provini che ruotano e vengono abrasi da una mola calibrata, e
macchine con l'elemento abrasivo che effettua cicli di abrasione sul provino.
Misure
Viene misurata la perdita in peso del provino sottoposto alla prova per un tempo determinato.
Eventualmente si può analizzare al microscopio l'aspetto superficiale del provino dopo
l'abrasione. Non esistono campioni standard, le condizioni da preferire sono:
a. Elemento abrasivo continuamente sostituito e che opera con cicli sempre uguali;
b. Controllo periodico delle capacità abrasive con un materiale conosciuto e con provini preparati
in maniera identica.
PROVE DI FATICA
Preparazione e condizionamento dei provini
Le prove di fatica sono numerose e specifiche per ogni applicazione. Considerato il fatto che
spesso hanno durata piuttosto elevata (anche settimane), valgono le solite
considerazioni relative alla preparazione ed al condizionamento dei provini. Se tale fase viene
sottovalutata, non si ha modo modo di capirlo e l'analisi perde di significato. Se possibile, è
meglio caratterizzare meccanicamente, ad esempio mediante prove di trazione o di urto, alcuni
provini di una serie prima di sottoporli alle prove di fatica, in modo da verificare eventuali
anomalie.
Apparecchiature
La strumentazione per le prove di fatica è molto varia e viene utilizzata spesso anche in
condizioni ambientali estreme. Per ogni settore è indicata una certa prova di fatica. In
generale, considerato che tali apparecchiature hanno parti meccaniche che lavorano
in movimento per lungo tempo, è importante garantire la solidità e l'affidabilità delle macchine.
Considerato inoltre che a volte si ha la necessità di effettuare le prove a basse od alte
temperature oppure in camere climatiche, è importante accertarsi della funzionalità delle
macchine nelle condizioni desiderate.
Misure
La prova di fatica non è una vera e propria misura. Operativamente si considerano le
variabili di interesse (proprietà meccanice, ottiche, aspetto, essudazione, etc.) e si misurano
prima e dopo la prova di fatica. È buona regola effettuare le prove su un numero il più elevato
possibile di provini.
PROVE DI DUREZZA
Preparazione e condizionamento dei provini
La preparazione ed il condizionamento rappresentano il 98% della prova. Non ha senso
effettuare una misura di durezza se i provini non sono ben preparati (piani) e condizionati. La
prova di per se stessa è banale e fornisce solo un numero da comparare.
Apparecchiature
Occorre scegliere l'apparecchio specifico adatto alle esigenze specifiche ed adatto al range di
durezza da esaminare. Mediamente non sono apparecchi costosi e possono fornire molte
indicazioni se utilizzati in maniera corretta. La taratura è fondamentale.
Misure
Ci sono diversi gradi di durezza: Rockwell, Shore, IRHD, etc. Considerate il vostro materiale e
scegliete di conseguenza. La misura è semplice e richiede pochi minuti.