A prova di resistenza à a trazione hè aduprata principalmente per determinà a capacità di i materiali metallichi di resiste à i danni durante u prucessu di stiramentu, è hè unu di l'indicatori impurtanti per valutà e proprietà meccaniche di i materiali.
1. Prova di trazione
A prova di trazione hè basata annantu à i principii basi di a meccanica di i materiali. Applicendu una carica di trazione à u campione di materiale sottu certe cundizioni, si provoca una deformazione à trazione finu à chì u campione si rompe. Durante a prova, si registra a deformazione di u campione sperimentale sottu à diverse cariche è a carica massima quandu u campione si rompe, in modu da calculà a resistenza à u snervamentu, a resistenza à a trazione è altri indicatori di prestazione di u materiale.
Stress σ = F/A
σ hè a resistenza à a trazione (MPa)
F hè a carica di trazione (N)
A hè l'area di a sezione trasversale di u campione
2. Curva di trazione
Analisi di parechje tappe di u prucessu di stiramentu:
a. In a fase OP cù una piccula carica, l'allungamentu hè in una relazione lineare cù a carica, è Fp hè a carica massima per mantene a linea retta.
b. Dopu chì u caricu supera Fp, a curva di trazione cumencia à piglià una relazione non lineare. U campione entra in a fase di deformazione iniziale, è u caricu hè eliminatu, è u campione pò vultà à u so statu originale è deformassi elasticamente.
c. Dopu chì u caricu supera Fe, u caricu hè eliminatu, una parte di a deformazione hè restaurata è una parte di a deformazione residuale hè cunservata, ciò chì hè chjamatu deformazione plastica. Fe hè chjamatu limite elasticu.
d. Quandu u caricu aumenta di più, a curva di trazione mostra una forma di dente di sega. Quandu u caricu ùn aumenta nè diminuisce, u fenomenu di l'allungamentu cuntinuu di u campione sperimentale hè chjamatu cedimentu. Dopu à cedimentu, u campione cumencia à subisce una deformazione plastica evidente.
e. Dopu à u cedimentu, u campione mostra un aumentu di a resistenza à a deformazione, di l'incrudimentu per travagliu è di u rinfurzamentu di a deformazione. Quandu u caricu righjunghji Fb, a stessa parte di u campione si riduce bruscamente. Fb hè u limite di resistenza.
f. U fenomenu di ritirata porta à una diminuzione di a capacità portante di u campione. Quandu u caricu righjunghji Fk, u campione si rompe. Questu hè chjamatu caricu di frattura.
Forza di rendiment
A resistenza à a snervazione hè u valore massimu di tensione chì un materiale metallicu pò suppurtà da l'iniziu di a deformazione plastica finu à a frattura cumpleta quandu hè sottumessu à una forza esterna. Stu valore marca u puntu criticu induve u materiale passa da a fase di deformazione elastica à a fase di deformazione plastica.
Classificazione
Resistenza à u cedimentu superiore: si riferisce à a tensione massima di u campione prima chì a forza cali per a prima volta quandu si verifica u cedimentu.
Limite di snervamentu più bassu: si riferisce à a tensione minima in a fase di snervamentu quandu l'effettu transitoriu iniziale hè ignoratu. Siccomu u valore di u puntu di snervamentu più bassu hè relativamente stabile, hè generalmente adupratu cum'è indicatore di resistenza di u materiale, chjamatu puntu di snervamentu o limite di snervamentu.
Formula di calculu
Per a resistenza à u snervamentu superiore: R = F / Sₒ, induve F hè a forza massima prima chì a forza cali per a prima volta in a fase di snervamentu, è Sₒ hè l'area di a sezione trasversale originale di u campione.
Per una resistenza à u snervamentu più bassa: R = F / Sₒ, induve F hè a forza minima F ignurendu l'effettu transitoriu iniziale, è Sₒ hè l'area di a sezione trasversale originale di u campione.
Unità
L'unità di resistenza à a snervazione hè generalmente MPa (megapascal) o N/mm² (Newton per millimetru quadru).
Esempiu
Pigliate cum'è esempiu l'acciaiu à bassu carbone, u so limite di rendiment hè generalmente di 207 MPa. Quandu hè sottumessu à una forza esterna più grande di questu limite, l'acciaiu à bassu carbone pruducerà una deformazione permanente è ùn pò esse restauratu; quandu hè sottumessu à una forza esterna inferiore à questu limite, l'acciaiu à bassu carbone pò vultà à u so statu originale.
A resistenza à a snervazione hè unu di l'indicatori impurtanti per valutà e proprietà meccaniche di i materiali metallichi. Riflette a capacità di i materiali di resistere à a deformazione plastica quandu sò sottumessi à forze esterne.
Resistenza à a trazione
A resistenza à a trazione hè a capacità di un materiale di resiste à i danni sottu à un caricu di trazione, chì hè specificamente espressa cum'è u valore massimu di tensione chì u materiale pò suppurtà durante u prucessu di trazione. Quandu a tensione di trazione nantu à u materiale supera a so resistenza à a trazione, u materiale subisce una deformazione plastica o una frattura.
Formula di calculu
A formula di calculu per a resistenza à a trazione (σt) hè:
σt = F / A
Induve F hè a forza di trazione massima (Newton, N) chì u campione pò suppurtà prima di rompe si, è A hè l'area di a sezione trasversale originale di u campione (millimetru quadratu, mm²).
Unità
L'unità di resistenza à a trazione hè generalmente MPa (megapascal) o N/mm² (Newton per millimetru quadru). 1 MPa hè uguale à 1.000.000 di Newton per metru quadru, chì hè ancu uguale à 1 N/mm².
Fattori d'influenza
A resistenza à a trazione hè influenzata da parechji fattori, cumpresi a cumpusizione chimica, a microstruttura, u prucessu di trattamentu termicu, u metudu di trasfurmazione, ecc. Diversi materiali anu diverse resistenze à a trazione, dunque in applicazioni pratiche, hè necessariu selezziunà materiali adatti in basa à e proprietà meccaniche di i materiali.
Applicazione pratica
A resistenza à a trazione hè un parametru assai impurtante in u campu di a scienza è di l'ingegneria di i materiali, è hè spessu aduprata per valutà e proprietà meccaniche di i materiali. In termini di cuncepimentu strutturale, selezzione di i materiali, valutazione di a sicurezza, ecc., a resistenza à a trazione hè un fattore chì deve esse cunsideratu. Per esempiu, in l'ingegneria di a custruzzione, a resistenza à a trazione di l'acciaiu hè un fattore impurtante per determinà s'ellu pò sustene i carichi; in u campu di l'aerospaziale, a resistenza à a trazione di i materiali leggeri è ad alta resistenza hè a chjave per assicurà a sicurezza di l'aeromobili.
Resistenza à a fatica:
A fatigue metallica si riferisce à u prucessu in u quale i materiali è i cumpunenti producenu gradualmente danni cumulativi lucali permanenti in unu o parechji lochi sottu stress ciclicu o deformazione ciclica, è crepe o fratture cumplete improvvise si verificanu dopu un certu numeru di cicli.
Funziunalità
Subitaneità in u tempu: A fallimentu di a fatica di u metallu si verifica spessu di colpu in un cortu periodu di tempu senza segni evidenti.
Località in pusizione: A fallimentu di fatica si verifica di solitu in zone lucali induve u stress hè cuncintratu.
Sensibilità à l'ambiente è à i difetti: A fatigue di u metallu hè assai sensibile à l'ambiente è à i picculi difetti in l'internu di u materiale, chì ponu accelerà u prucessu di fatigue.
Fattori d'influenza
Ampiezza di stress: A magnitudine di u stress affetta direttamente a vita di fatica di u metallu.
Magnitude media di a tensione: Più grande hè a tensione media, più corta hè a vita di fatica di u metallu.
Numeru di cicli: Più volte u metallu hè sottumessu à stress o tensione ciclica, più seria hè l'accumulazione di danni da fatica.
Misure preventive
Ottimisà a selezzione di i materiali: Selezziunate materiali cù limiti di fatica più alti.
Riduzzione di a cuncentrazione di stress: Riduce a cuncentrazione di stress per mezu di metudi di cuncepimentu strutturale o di trasfurmazione, cum'è l'usu di transizioni d'anguli arrotondati, l'aumentu di e dimensioni di a sezione trasversale, ecc.
Trattamentu di a superficia: Lucidatura, spruzzatura, ecc. nantu à a superficia metallica per riduce i difetti di a superficia è migliurà a resistenza à a fatica.
Ispezione è manutenzione: Ispettate regularmente i cumpunenti metallichi per rilevà è riparà prontamente difetti cum'è crepe; mantene e parti propensi à a fatigue, cum'è a sustituzione di e parti usurate è u rinfurzamentu di i ligami debuli.
A fatigue di u metallu hè un modu cumunu di rottura di u metallu, chì hè carattarizatu da a subitaneità, a lucalità è a sensibilità à l'ambiente. L'ampiezza di a tensione, a magnitudine media di a tensione è u numeru di cicli sò i principali fattori chì influenzanu a fatigue di u metallu.
Curva SN: descrive a vita à fatica di i materiali sottu à diversi livelli di stress, induve S rapprisenta u stress è N rapprisenta u numeru di cicli di stress.
Formula di u coefficientu di resistenza à a fatica:
(Kf = Ka ∫Kb ∫Kc ∫Kd ∫Ke)
Induve (Ka) hè u fattore di carica, (Kb) hè u fattore di dimensione, (Kc) hè u fattore di temperatura, (Kd) hè u fattore di qualità di a superficia, è (Ke) hè u fattore di affidabilità.
Espressione matematica di a curva SN:
(\sigma^m N = C)
Induve (σ) hè a tensione, N hè u numeru di cicli di tensione, è m è C sò custanti di materiale.
Passi di calculu
Determinate e custanti di materiale:
Determinate i valori di m è C per mezu di sperimenti o riferenduvi à a literatura pertinente.
Determinate u fattore di cuncentrazione di stress: Cunsiderate a forma è a dimensione attuale di a parte, è ancu a cuncentrazione di stress causata da filetti, scanalature, ecc., per determinà u fattore di cuncentrazione di stress K. Calculate a resistenza à a fatica: Sicondu a curva SN è u fattore di cuncentrazione di stress, cumminati cù a vita di cuncepimentu è u livellu di stress di travagliu di a parte, calculate a resistenza à a fatica.
2. Plasticità:
A plasticità si riferisce à a pruprietà di un materiale chì, quandu hè sottumessu à una forza esterna, produce una deformazione permanente senza rompe si a forza esterna supera u so limite elasticu. Sta deformazione hè irreversibile, è u materiale ùn tornerà micca à a so forma originale ancu s'è a forza esterna hè eliminata.
Indice di plasticità è a so formula di calculu
Allungamentu (δ)
Definizione: L'allungamentu hè a percentuale di a deformazione tutale di a sezione di u calibru dopu chì u campione hè statu fratturatu in trazione à a lunghezza di u calibru originale.
Formula: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Induve L0 hè a lunghezza di u calibru originale di u campione;
L1 hè a lunghezza di u calibru dopu chì u campione hè rottu.
Riduzione segmentale (Ψ)
Definizione: A riduzione segmentale hè a percentuale di a riduzione massima in l'area di a sezione trasversale à u puntu di stringhje dopu chì u campione hè rottu à l'area di a sezione trasversale originale.
Formula: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Induve F0 hè l'area di a sezione trasversale originale di u campione;
F1 hè l'area di a sezione trasversale à u puntu di stringhje dopu chì u campione hè rottu.
3. Durezza
A durezza di i metalli hè un indice di pruprietà meccanica per misurà a durezza di i materiali metallichi. Indica a capacità di resiste à a deformazione in u vulume lucale nantu à a superficia di u metallu.
Classificazione è rapprisentazione di a durezza di i metalli
A durezza di i metalli hà una varietà di metudi di classificazione è di rapprisentazione secondu diversi metudi di prova. Includenu principalmente i seguenti:
Durezza Brinell (HB):
Campu d'applicazione: Generalmente adupratu quandu u materiale hè più dolce, cum'è i metalli non ferrosi, l'acciaiu prima di u trattamentu termicu o dopu a ricottura.
Principiu di prova: Cù una certa dimensione di carica di prova, una palla d'acciaio indurita o una palla di carburo di un certu diametru hè pressata in a superficia di u metallu da pruvà, è a carica hè scaricata dopu un tempu specificatu, è u diametru di l'indentazione nantu à a superficia da pruvà hè misuratu.
Formula di calculu: U valore di durezza Brinell hè u quoziente ottenutu dividendu u caricu per a superficia sferica di l'indentazione.
Durezza Rockwell (HR):
Campu d'applicazione: Generalmente adupratu per materiali cù una durezza più alta, cum'è a durezza dopu u trattamentu termicu.
Principiu di prova: Simile à a durezza Brinell, ma aduprendu sonde diverse (diamante) è metudi di calculu diversi.
Tipi: Sicondu l'applicazione, ci sò HRC (per materiali di alta durezza), HRA, HRB è altri tipi.
Durezza Vickers (HV):
Campu d'applicazione: Adattu per l'analisi à u microscopiu.
Principiu di prova: Pressate a superficia di u materiale cù una carica inferiore à 120 kg è un indentatore à conu quadratu di diamante cù un angulu di vertice di 136 °, è divide a superficia di u pit di indentazione di u materiale per u valore di carica per ottene u valore di durezza Vickers.
Durezza Leeb (HL):
Caratteristiche: Tester di durezza portatile, faciule da misurà.
Principiu di prova: Aduprate u rimbalzu generatu da a testa di a sfera d'impattu dopu avè impattatu a superficia di durezza, è calculate a durezza per mezu di u rapportu di a velocità di rimbalzu di u punzone à 1 mm da a superficia di u campione à a velocità d'impattu.
Data di publicazione: 25 di settembre di u 2024
