Prove di Impatto su Plastiche

Le prove di impatto si eseguono per determinare il comportamento di un materiale sottoposto ad elevate velocità di deformazione. I pendoli, le torri di caduta e le macchine ad elevata velocità sono usate per fornire indicazioni sulle caratteristiche del comportamento delle plastiche sottoposte a impatto.

Torri di caduta per prove strumentate

Torri di caduta per prove strumentate hanno un sensore forza e una fotocellula per la determinazione precisa di velocità e acquisizione rapida del valore misurato. Consentono di tracciare l'intero diagramma forza spostamento in un test di punzonatura. Questi diagrammi aiutano a calcolare i punti della forza caratteristici e l'energia di impatto assorbita. 

Macchine di prova ad alta velocità

Macchine di prova ad alta velocità generano velocità di prova fino a 20 m/s con azionamento idraulico. Si tratta di macchine per prove strumentate che si utilizzano con flessibilità per prove di trazione/punzonatura e flessione ad alta velocità di deformazione. I metodi di prova seguiti sono quelli relativi i pendoli di impatto e le torri di caduta per prove strumentate. Questo tipo di macchina offre un grande vantaggio in termini di surplus di energia che, insieme con un apposito comando, fornisce velocità quasi costante durante la prova. 

Torri di caduta

Torri di caduta funzionano con il principio del movimento di caduta lineare. Viene rilasciata da un'altezza solitamente definita una massa con oggetto di impatto.   Poiché nessun'altra misurazione segue la penetrazione del provino, queste semplici torri di caduta sono usate per l'analisi "go/no go" con il metodo Staircase.

Pendoli classici

Pendoli determinano l'energia di impatto assorbita dalla rottura di un provino standard attraverso la misura dell'altezza di risalita del pendolo dopo l'impatto. Il risultato è la resistenza all'impatto (campione intagliato o non intagliato) che viene espressa in funzione della sezione del campione in kJ/m². Quando si eseguono prove su tubi, i pendoli vengono utilizzati anche per l'analisi "passa/non passa" dei provini rotti.

Pendoli per prove strumentate

I pendoli per prove strumentate dispongono di un sensore forza e conseguente acquisizione rapida del valore misurato, riesce a registrare fino a 4 milioni di valori forza e tempo al secondo. Insieme al valore di energia di impatto, è possibile tracciare altri dati, per esempio la curva di forza e flessione o le caratteristiche meccaniche della frattura.  

Prove di Impatto con Pendolo

Esistono 4 metodi per le prove di impatto standardizzate:

  • prove Charpy (ISO 179-1, ASTM D6110)
  • prove Charpy strumentate (ISO 179-2)
  • prove Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) e 'unnotched cantilever beam impact' (ASTM D 4812).
  • prove di impatto (ISO 8256 e ASTM E1822)
  • prove di impatto Dynstat (DIN 53435)

Differenze tra le prove di impatto ISO e ASTM

Quando si eseguono prove secondo la normativa ISO, ogni mazza del pendolo può essere utilizzata nel range dal 10% all' 80% dell'energia nominale iniziale. Le normative ASTM permetto l'uso fino all'85%. La differenza principale fra ISO e ASTM sta nella selezione della taglia della mazza. Secondo la ISO si deve usare sempre la mazza con energia maggiore possibile, anche se le possibili sovrapposizioni di capacità sono molto limitate. Questa esigenza è basata sulla considerazione che la perdita di velocità della mazza a seguito dell'impatto va limitata il più possibile. Invece, nelle norme ASTM la mazza di riferimento ha un'energia nominale di 2.7 J, e tutte le mazze superiori hanno energie multiple di questo valore. Solitamente si utilizza la mazza del pendolo più piccola.

Prove di Punzonatura su Piastre

Prove di punzontaura di particolare interesse per i materiali da stampaggio Questo tipo di prova impone uno stato di stress multiassiale su una piastra sottile, applicando una velocità di deformazione elevata. I risultati sono un diagramma forza-spostamento o forza-tempo e dati puntuali relativi alle caratteristiche di flessione e alla forza massima.

Le prove di punzonatura su lamiere vengono definite dalle seguenti normative: ISO 6603-2 e ASTM D3763. ISO 7765-2 è una variazione della normativa ed è utilizzata per prove su pellicole.

Le prove vengono eseguite usando un'altezza di caduta pari a 1 m che corrisponde a una velocità di impatto di 4.43 m/s. L'energia potenziale del peso deve essere almeno 2.73 volte più grande rispetto all'energia di punzonatura assorbita dal provino. Questo assicura la conformità con la normativa dopo la limitazione della perdita di velocità di massimo il 20% della velocità d'impatto.

Nel caso di polimeri viscosi, come il policarbonato, l'attrito si verifica sulla punta del penetratore, che potrebbe portare ad una falsificazione significativa dei risultati di prova. Per questo, le normative enunciano che il penetratore deve essere leggermente lubrificato.

Per le prove a bassa temperatura le piastre devono essere condizionate a temperature di prova per un periodo di tempo sufficiente, per questo possono essere utilizzati diversi dispositivi di raffreddamento da posizionare vicino allo strumento di prova. Prima di eseguire la prova, il provino viene estratto dal dispositivo di raffreddamento e posizionare sulla torre di caduta.

La torre di caduta HIT 230F è stata progettata per accedere facilmente alla tavola del provino. Attivando il rilascio a due mani si chiude il morsetto, andando a ricoprire tutte le masse mobili. In questo modo si evita qualsiasi rischio per l'operatore e si esegue il test in pochi secondi. Contrariamente agli strumenti con camera climatica integrata, la torre di caduta HIT 230F offre la possibilità di eseguire con facilità test di punzonatura su provini ad alto rendimento.

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