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Prove di trazione: (Normativa UNI EN 10002)

tecnologia meccanica




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Prove di trazione:                                                           (Normativa UNI EN 10002)

Le prove di trazione, servono per determinare il comportamento meccanico di un materiale soggetto a sollecitazioni di trazione statica (chiamata anche "azione assiale"), applicata nel baricentro della sezione del materiale e agente secondo la direzione dell'asse del corpo. Queste prove vengono effettuate su speciali provini cilindrici o prismatici, nella parte centrale, al fine di poterne misurare l'allungamento e la resistenza.

Esiste una relazione tra la forza (corrispondente alla resistenza del provino) e l'allungamento, tale relazione ci fornisce importanti informazioni su alcune delle proprietà meccaniche caratteristiche del materiale preso in esame:

Limite di snervamento

Resistenza alla trazione

Allungamento a rottura

Strizione



La deformazione del materiale viene rappresentata in grafici in rapporto con lo sforzo, di cui la prima misura è rappresentata in percentuale e la seconda in Kg/mm q., questi grafici sono basati sulla legge elastica di Hooke, la quale ci permette di calcolare la deformazione subita dal materiale sottoposto ad una determinata forza.

Vengono usati provini di diverse sezioni per poterli confrontare tra loro e stabilire quindi un rapporto della lunghezza rispetto al diametro. Un apposito macchinario applica al provino un carico crescente con continuità, fino al verificarsi di deformazioni permanenti: la resistenza alla trazione è la forza massima raggiunta, riferita alla sezione iniziale. Le variazioni che si producono nella prova vengono registrate in appositi grafici di forza-allungamento; nel momento in cui il provino si rompe viene calcolata la dilatazione a rottura, corrispondente all'allungamento espresso in percentuale della lunghezza utile originaria, e la strizione a rottura, corrispondente alla riduzione di sezione espressa in percentuale della sezione iniziale. Per i materiali di cui non è specificato il limite di snervamento viene utilizzato il valore convenzionale 0,2. Con un apparecchio per la misura della dilatazione, regolato con carichi progressivi, si stabilisce la tensione che provoca una deformazione permanente dello 0,2 %. In modo analogo, si determina il limite di elasticità, come la tensione che produce una dilatazione permanente dello 0,01 %.

Le prove di trazione si compiono su elementi quali catene, ganci, asole, funi, giunzioni saldate, chiodature; esse vengono effettuate anche sulle saldature, ma questo è un argomento più complesso che per il momento non prendiamo in considerazione.


I macchinari utilizzati per la prova di trazione:

I macchinari per la prova di trazione servono per determinare la resistenza a sollecitazioni statiche dei vari materiali metallici. Questi macchinari sono costituiti da un'incastellatura, dal dispositivo per l'applicazione del carico, dagli organi per il fissaggio del provino o dell'elemento e dagli strumenti per la misura della forza. Le macchine solitamente usate per la prova di trazione sui metalli possono applicare carichi da 1000 Kg fino a 40.000 Kg; esse sono classificate in base alla portata di carico che possono applicare al materiale:

Piccole da 1 kg fino a 400 kg

Medie da 1000 kg fino a 40000 kg

Pesanti campi di 100.000 kg e oltre

Speciali da 1 g fino a 100 o 200 g con elementi di fissaggio controbilanciati

Speciali da 1 kg fino a 1000 o 2000 kg, costruite con principi diversi dai precedenti sopra descritti, per consentire al macchinario un elevato campo di forza nella trazione.


Descrizione del macchinario:

Un incastellatura con asse verticale sostiene l'organo di fissaggio superiore, che viene azionato tramite un dispositivo pendolare, con un braccio di leva corto, quasi orizzontale. Il piano del pendolo è situato generalmente dietro all'asse della macchina, per evitare che esso possa urtare il



provino e le teste di fissaggio. Un albero filettato è collegato ad un ingranaggio di rinvio a ruote elicoidali che permette di comandare il funzionamento della macchina. Durante la prova tale albero si sposta verso il basso, in modo tale da esercitare, tramite il provino, una forza traente sulla testa di fissaggio superiore a cui è collegata un estremità del materiale da testare, e rispettivamente sul fulcro posto nella parte superiore della macchina, il pendolo che è collegato al fulcro, si sposta in corrispondenza. Per una escursione completa del pendolo, il fulcro si abbassa da 1 mm fino ad un massimo di 2 mm. Affinché il pendolo, alla rottura del provino, ritorni indietro senza provocare danni, bisogna disporre di un elemento smorzante.

Le macchine per la prova di trazione di 2000 Kg e oltre, sono costruite prevalentemente come macchine di prova universali. Esistono delle macchine portatili che però esercitano solo forze minime (fino a 1Kg), mentre la grande maggioranza, comprese le già citate macchine di tipo leggero (da 1 kg in su) hanno l'asse verticale e quindi sopportano una maggiore portata di carico. In queste macchine il peso, a causa del basamento, è spesso circa il doppio della forza massima di trazione; soltanto nelle macchine per prove di trazione a 100kg e oltre, la forza di trazione supera di circa 20 volte il peso della macchina.

Considerati gli urti inevitabili per la rottura del provino, gli snodi e i morsetti devono essere molto robusti e tali da sopportare anche forze di attrito di valore variabile. Le macchine per la prova di trazione appartengono in generale alla prima classe e devono presentare al massimo un errore di misura del 1%. Si raggiungono limiti di errore ancora più stretti (0,5%), con macchine per la prova di trazione, munite di dinamometri a pesi scorrevoli (presente nei modelli più recenti).


Cenno alle proprietà meccaniche:

Le proprietà meccaniche riguardano la resistenza dei materiali a determinate sollecitazioni che tendono a deformarli. La misura di queste proprietà si effettua con prove meccaniche in cui sono applicate determinate sollecitazioni, per un certo periodo di tempo, su dei provini del materiale da esaminare. In base al modo e al tempo in cui sono applicate le sollecitazioni, le prove meccaniche si classificano in:

Statiche: la sollecitazione è applicata in modo gradualmente crescente in un tempo variabile da alcuni secondi a qualche minuto. Esempio: trazione, compressione, durezza.

Dinamiche: la sollecitazione è applicata in un tempo brevissimo

Periodiche: la sollecitazione è applicata con un'intensità variabile, in una frazione di secondo e per un numero elevato di cicli.

Scorrimento: la sollecitazione è applicata con un'intensità costante, per un tempo di migliaia di ore, a temperatura più o meno elevata.







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