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MISURAZIONE DELLE

PROPRIETA’ TECNOLOGICHE

I.T.S.T “J.F. KENNEDY” - PN

Misurazione delle proprietà tecnologiche

Le proprietà tecnologiche dei materiali indagano la loro risposta alla lavorabilità ovvero forniscono indicazioni sulla risposta dei materiali quando sono sottoposti a lavorazioni.

La misura avviene attraverso prove standardizzate ed unificate e forniscono valori numerici come risultato.

Prove meccaniche = Prove tecnologiche

Valori dimensionali [N/mm2, J/cm2, mm]

Valori adimensionali [/] oppure giudizi di prova


Le principali prove per determinare le proprietà tecnologiche dei materiali sono:

• prova di imbutitura

• prova di piegamento

• prova di piegamento alternato dei fili di acciaio

• prova di torsione semplice dei fili di acciaio

• prova di schiacciamento

• prova di avvolgimento

• prova di colabilità

• prova di fucinatura dell’acciaio

• prova sui tubi metallici

• prova sulle saldatura


Prova di imbutitura (UNI EN ISO 20482)

La prova verifica la risposta del materiale nella formatura a freddo di lamiere per ottenere corpi cavi o sagomati.

L’imbutitura dipende dalla composizione chimica, dal grado di purezza e dallo stato del materiale.

La prova consiste nell’imbutire la provetta mediante un punzone a calotta sferica o una sfera fino a quando non si genera una crepa o incrinatura sulla superficie, attraverso cui passa la luce.

A questo punto si misura la profondità dell’imbutitura “h” e si ottiene una indicazione sull’attitudine del materiale ad essere sottoposto a stampaggio di media profondità.


La prova è eseguita con il dispositivo Erichsen ed è usato per lamiere o nastri di spessore variabile da 0.1 mm a 2 mm. Per provette di spessore tra 2 ≤ a ≤ 3mm, a cambiare sono solo le dimensioni geometriche del dispositivo di prova.

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1

Dispositivo Erichsen • matrice• premilamiera• punzone• provetta



La provetta standard può essere di forma rettangolare, quadrata o circolare e non può essere sottoposta ad alcun trattamento termico o meccanico, prima della prova.


Si monta il materiale e si premono gli elementi in modo da avere una forza di serraggio di 10 kN.

In questo modo la formazione della coppetta avviene solo a spese della deformabilità della lamiera interessata e non per il contributo del materiale che può affluire dai lati.

Si fa avanzare lentamente il punzone di diametro fino a quando non compare la prima incrinatura all'estradosso del materiale. La velocità di avanzamento del punzone varia dai 5 ai 20 mm al minuto.


Dopo la comparsa della fessura, si misura la profondità di penetrazione del punzone h, espressa in millimetri. Il valore medio delle profondità di penetrazione di almeno tre prove è l'indice di imbutitura Erichsen , indicato col simbolo IE.


Es. IE 14 = profondità di imbutitura paria a 14mm

Esempi di materiali imbutibili sono: alluminio, rame, ottone a caldo, acciaio, acciaio inox.

Esempi di materiali non imbutibili sono: ghisa, piombo, ottone a freddo.


Nel caso di lamiere e lamierini di materiali non ferrosi con spessori ridotti (0.2-2mm), si esegue la prova di imbutibilità a bicchierino.

Prova di imbutitura ( UNI EN ISO 20482)

La prova consiste nell’imbutire dischi piani di spessore uguale e diametri crescenti, con velocità di 60-120mm/min.

Se la provetta si è deformata completamente assumendo la forma di bicchierino, la prova si ripete con una provetta di diametro maggiore sino a quando la prova non fallisce.

Dalla prova si possono ricavare il grado di anisotropia, l’orientamento delle orecchie e l’indice di imbutitura IB.


Prova di imbutitura ( UNI EN ISO 20482)

Grado di anisotropia

H = 100 (h1+h3+h5+h7) – (h2+h4+h6+h8)

4hmedio

Indice di imbutitura IB = diametro, espresso in mm, della provetta oltre il quale si verifica la rottura.

http://www.youtube.com/watch?v=AF2kWyhPY88


Prova di piegatura (UNI EN ISO 7438)

La prova di piegamento, anche detta prova di piegatura, ha lo scopo di valutare l'attitudine del materiale a lasciarsi deformare.

Tale prova si effettua su di una provetta a sezione rettangolare a spigoli arrotondati o su spezzoni di barre a sezione circolare o poligonale.

La prova consiste nel piegare il materiale, in maniera graduale o lenta, con una sollecitazione meccanica applicata mediante un cilindro di diametro D.


Prova di piegatura (UNI EN ISO 7438)

La lunghezza l dell'interasse dei due supporti deve rimane costante durante la prova e deve soddisfare la relazione:

L'esito della prova è positivo se si raggiunge l'angolo α senza che ci siano delle fessurazioni all'estradosso della provetta.

In alcuni casi è richiesto che α sia pari a 180°.

http://www.youtube.com/watch?v=zoqZqSNDf9o


Prova di piegatura alternata dei fili di acciaio (UNI 5294)

Scopo della prova è la determinazione del numero di piegamenti Np necessari per giungere alla rottura di un filo d’acciaio con diametro nominale compreso tra 0,5 e 8mm.

In questo modo è possibile giudicare il grado di duttilità ed il grado di incrudimento acquisito dal materiale con successivi piegamenti.

La prova consiste nel piegare più volte a 90° ed in sensi alternativamente opposti, in un piano, una provetta fissata ad un’estremità, mentre l’altra estremità è sottoposta ad uno sforzo di trazione costante.



La procedura di piegatura deve procedere con regolarità, senza fermate apprezzabili tra i piegamenti, ad una velocità costante ed evitando aumenti di temperatura (23±3 °C)



La norma specifica le relazioni tra raggi dei rulli R e distanza h in funzione del diametro nominale del filo.


Prova di torsione semplice dei fili di acciaio (UNI 5293)

Scopo della prova è la determinazione del numero di rotazioni Nr necessari per giungere alla rottura di un filo d’acciaio con diametro nominale compreso tra 0,5 e 8mm.

La prova consiste nel torcere una provetta attorno al suo asse fino a rottura oppure sino ad un determinato numero di giri. La torsione durante la prova avviene in un unico senso.

La lunghezza libera dela provetta, fra le teste di presa varia con il diametro del filo:

- 200d per 0.5<d<1mm;- 100d per 1<d<5mm;- 50d per 5<d<8mm.


Prova di torsione semplice dei fili di acciaio (UNI 5293)

Il gruppo di comando, formato dalla testa fissa porta mandrino(1) e dalla testa mobile(2) longitudinalmente e fissabile sulle guide del bancale alla distanza prestabilita, deve consentire la rotazione della testa fissa, mentre la testa mobile non deve ruotare.

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2Alla provetta viene applicato una trazione costante in modo da conservarla diritta (2% Rm).

La velocità di rotazione dipende dalla lunghezza libera L e dal diametro del filo. http://www.youtube.com/watch?v=-A_uP3NilP0


Prova di schiacciamento

La prova di compressione viene eseguita comprimendo un provino di forma cilindrica fra due superfici piane e parallele.

La prova di compressione riproduce uno stato di tensione paragonabile a quello impresso al pezzo durante le lavorazioni per deformazione plastica ed è perciò indicativa ai fini del comportamento del materiale.

http://www.youtube.com/watch?v=wvPyu6Izbsg

http://www.youtube.com/watch?v=9U6oL8Ki6_c&list=PLnl0fiYipfI2WN7p5a4B8T3KY7C0vISgs


Prova di avvolgimento (UNI EN 10218-1:2012)

Si applica a fili di acciaio a sezione circolare e non circolare.

La prova consiste nell’avvolgere un filo attorno ad un mandrino in modo da formare un determinato numero di spire combacianti.

La prova può prevedere anche lo svolgimento delle spire generate e deve avvenire con velocità di rotazione uniforme e non superiore a 1 giro/sec.

Al termine della prova si esprime un giudizio sull’aspetto superficiale della parte avvolta e svolta.

http://www.youtube.com/watch?v=9lljzFYCGd8


Prova di colabilità (UNI 7013)

La prova di colabilità testa l'attitudine di un materiale fuso a fluire e a riempire una forma.

La colabilità di un metallo o di una lega può essere valutata misurando la lunghezza del percorso che il materiale allo stato fuso può effettuare in un canale di sezione piccola, prima che si fermi per via della solidificazione che inizia.

I canali possono avere una configurazione rettilinea o a spirale, a sezione triangolare, e le sue dimensioni possono essere pari a 8 mm di altezza e 8 mm di base. I canali, inoltre, sono graduati con marche di rilievo ogni 50mm e presentano lunghezze di circa 1.5 m.



Nella prova di colabilità con canale a spirale , il metallo fuso è colato in un serbatoio; successivamente riempie la spirale dopo essere passato attraverso un filtro.

La colabilità del metallo viene valutata in base alla misura della lunghezza del percorso seguito dal metallo liquido lungo il canale a spirale e, in particolare, si fa riferimento al numero di marche.



Al fine di ottenere dei risultati attendibili e soprattutto confrontabili, bisogna che le dimensioni della cavità della spirale e l'altezza di caduta del metallo fuso siano costanti.

Tra i materiali con ottima colabilità, ci sono ghisa, bronzoe ottone, mentre presentano scarsa colabilità gli acciai.

L'indicazione della colabilità è importante nelle fusioni di serie perché consente di determinare per un dato materiale il valore minimo di temperatura per un riempimento perfetto della forma e una buona riuscita del getto.


Prova di fucinatura degli acciai

Si eseguono deformazioni plastiche a caldo con forze di compressione statiche o dinamiche per verificare la possibilità di:- conferire una forma opportuna;- formare una struttura fine ed omogenea;- ridurre/eliminare difetti interni (cavità, microcricche, ecc..)

Le deformazioni plastiche devono essere effettuate a T maggiore di quella di austenizzazione.

Le principali prove di fucinatura sono:- stiratura - bigornatura- ricalcatura - mandrinatura


Prova di tubi metallici

Si riportano le principali norme UNI relative alle prove tecnologiche per verificare la risposta di un tubo metallico a deformazione plastica.

10237prova di trazione su anello

10236allargamento ad anello

10235bordatura

10234allargamento

10233schiacciamento

10232curvatura

Norma UNI ENTipo di deformazione plastica


Prova sulle saldature

Scopo delle prove è verificare le caratteristiche dei cordoni saldati e variano in funzione del tipo di giunto.

Su campioni saldati di testa si esegue una prova di trazione (UNI EN 10002), valutando i carichi unitari di rottura e snervamento e tralasciando gli allungamenti.

Un altro controllo che permette di avere buone indicazioni sulla qualità del cordone di saldatura è la prova di piegatura: si prevede l'applicazione del carico nella mezzeria del provino.

Le prove possono essere eseguite al dritto, al rovescio o laterali e i risultati devono indicare le caratteristiche geometriche del meccanismo utilizzato per la piegatura.

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