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Parte Prima
Tecnologie e scienze dei materiali
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possono essere sottoposti a prove di laboratorio in tre momenti e con tre scopi
differenti:
•
prove preliminari (
o sulle
materie prime)
che servono a verificare la con-
formità del materiale in ingresso al ciclo produttivo;
•
prove intermedie (
o sul
semilavorato)
volte a verificare che le lavorazioni del
materiale siano state eseguite correttamente;
•
prove di rilascio (
o sul
prodotto finito)
volte a verificare che il manufatto
possegga le caratteristiche per le quali è stato progettato e che conservi i
requisiti funzionali.
Le prove possono essere classificate in
distruttive
e
non distruttive
a seconda che
compromettano o meno l’integrità del materiale. Dal momento che le prove
distruttive rendono inutilizzabili i pezzi su cui vengono eseguite, in genere si
preferisce effettuarle su campioni di materiale (provini) di forma e dimensioni
stabilite da apposite norme. Le prove non distruttive possono essere eseguite
invece su qualunque pezzo meccanico in quanto non alterano alcun parametro e
non lasciano segni evidenti che possano compromettere l’estetica del manufatto.
Le prove di laboratorio vengono effettuate per valutare le proprietà meccaniche
dei materiali e per stabilire in anticipo il comportamento che assumeranno
rispetto ai carichi esterni che saranno applicati ai prodotti finiti. Le proprietà
meccaniche che si possono valutare sono:
•
resistenza
: facoltà di un materiale a sopportare un carico prima di rompersi.
In base al carico a cui è sottoposto, si può avere la resistenza a trazione, a
compressione, a fatica e così via. Il suo indice è il carico di rottura;
•
tenacità
: capacità di un materiale di assorbire energia senza arrivare a rottura.
È la caratteristica opposta alla fragilità. Un materiale tenace ha, in genere,
buona resistenza a trazione, buon allungamento e buona resilienza;
•
resilienza
: capacità del materiale di sopportare forze impulsive (urti) senza
subire danni;
•
durezza
: resistenza di un materiale alla deformazione permanente. È la
capacità del materiale di non farsi scalfire o penetrare da altri corpi.
Per ognuna di queste proprietà esistono delle prove di laboratorio.
La prova di trazione
La prova di resistenza più comunemente utilizzata per determinare proprietà
meccaniche quali il
modulo elastico
, l’
allungamento a rottura
e la
tenacità
è la
prova di trazione. La prova consiste nell’applicare una deformazione controllata
ad un provino ad
osso di cane
(Fig. 1.3a) e nel misurare la risposta del materiale
in termini di forza. Il risultato della prova di trazione viene riportato su un
diagramma che rappresenta i carichi in funzione agli allungamenti (Fig. 1.3b).
A partire dal carico è possibile definire lo sforzo e la deformazione .
= ;
= =
0
∆
0
−
0
0