PROVE di trazione a caldo

TEC EUROLAB

Prova di trazione a temperatura elevata su materiali metallici

Nel campo dei materiali metallici, viene considerata una prova di trazione a temperatura elevata ogni prova di trazione eseguita a temperatura superiore ai 35°C. Gli standard internazionali di riferimento per l’esecuzione di questa prova sono le normative ISO 6892-2 e ASTM E21.

L’influenza della velocità sulle proprietà meccaniche, che vengono determinate mediante la prova di trazione, è generalmente maggiore a temperature elevate che a temperatura ambiente. Per questo motivo entrambi gli standard prevedono l’esecuzione del test in controllo di deformazione.
Entrambi gli standard di riferimento citati prevedono 2 tipologie di controllo della velocità di deformazione di tipo differente: 

AD ANELLO CHIUSO (metodo A(1) ISO 6892-1, metodo B ASTM E8)

Sulla base della lettura dell’estensimetro (Le), la macchina regola continuamente lo spostamento della traversa per mantenere costante la velocità di deformazione imposta.

AD ANELLO APERTO (metodo A(2) ISO 6892-1, metodo C ASTM E8)

Definita anche come “velocità di deformazione stimata”, viene impostata una velocità media di deformazione sulla base della lunghezza del tratto calibrato del provino (Lc) e il controllo viene fatto mediante lo spostamento della traversa mobile della macchina di prova.

Così come la velocità di deformazione anche la temperatura di prova influenza le caratteristiche meccaniche del materiale. Per questo motivo entrambi gli standard prevedono severe tolleranze sulla temperatura impostata e la distribuzione lungo il tratto calibrato del provino.

UNI EN ISO 6892-2

ASTM E21

  • Per temperature di prova ≤ 980°C (1800°F) → ±3°C (±5°F)
  • Per temperature di prova > 980°C (1800°F) → ±6°C (±10°F)

L’uniformità di temperatura lungo il tratto calibrato del provino viene verificata simultaneamente da 3 termocoppie a diretto contatto del provino, che a loro volta comandano 3 zone indipendenti del forno per garantire il rispetto delle prescrizioni normative a riguardo delle impostazioni della temperatura di prova.

La misura delle deformazioni invece deve essere eseguita da un estensimetro, che deve rispettare le prescrizioni minime normative previste da:

  • La classe 1 dello standard ISO 9513, per i test in accordo alla normativa ISO 6892-2
  • La classe B-2 dello standard ASTM E83, per i test in accordo alla normativa ASTM E21

È previsto che l’estensimetro campioni quantomeno la prima parte della curva di trazione, fino al raggiungimento dello snervamento del materiale. Una volta raggiunto il campo plastico è possibile continuare la lettura delle deformazioni mediante il canale di spostamento della traversa mobile della macchina di prova ma in questo caso i valori di deformazione misurati sono inficiati dalle deformazioni dell’intero sistema di prova. Per ovviare a questo inconveniente TEC Eurolab adotta una tecnologia di misurazione delle deformazioni non a contatto, il sistema laserXtens di Zwick/Roell. Con questo sistema infatti risulta possibile campionare l’intera curva di trazione fino alla rottura del provino.

L’estensimetro funziona con il principio del contrasto di immagine: il laser crea un contrasto ottico sulla superficie del campione e una coppia di telecamere “fotografa” il provino nell’istante del raggiungimento del precarico di prova. Da questo momento le 2 immagini catturate all’inizio del test vengono seguite fino alla rottura del provino.

Il completamento della configurazione di prova è dato dal sistema di afferraggio del provino. Per consentire l’afferraggio del provino all’interno della fornace, vengono utilizzati:

  • Una coppia di prolunghe
  • Inserti speciali per provini filettati
  • Inserti speciali per provini piatti con spine di centraggio

Tutte queste parti sono realizzate in MAR-M 246, una superlega a base Nichel con eccellenti proprietà di resistenza allo scorrimento a temperature elevate. Il treno di carico si completa con una coppia di giunti sferici, che consentono un allineamento ottimale conforme alle prescrizioni dello ASTM E1012.

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