PROVA DI TRAZIONE Flashcards
Quale è l’obiettivo della prova di trazione?
L’obiettivo della prova di trazione è quello di applicare uno sforzo di trazione ad un provino, il quale ci fornirà una curva sforzo-deformazione dalla quale potremmo trarre i valori di snervamento, modulo di rigidità e carico di rottura
Che norme segue? Cosa ci dicono le norme?
seguono le norme UNI EN ISO 6892-1:2016 e la ASTM E8
Le norme sono delle regole da seguire per far si che i parametri tratti siano standardizzati a livello internazionale.
Le norme riportano i tempi di esecuzione e la modalità della prova, geometria dei provini e come ricavare ed interpretare i dati
Riguardo ai provini come sono le norme? Quali sono le zone nevralgiche dei provini per la prova di trazione?
Le norme sono abbastanza “larghe” per quanto riguarda i provini nel senso che lascia grande libertà imponendo però sempre dei parametri. Questo per far si che io possa facilmente estrarre dei provini dai prodotti finiti. I provini hanno una forma ad “osso di cane” costituita da un tratto per l’afferraggio delle teste e un tratto utile su cui avverrà la vera e propria prova. Il tratto utile è costituito da una sezione resistente che è costante lungo il tratto e una lunghezza.
Quali aspetti geometrici fondamentali si devono considerare nei provini? Quale è il motivo?
il rapporto geometrico k che è il rapporto tra lunghezza e sezione
Quale è il requisito fondamentale della prova di trazione? Come deve essere il carico? Per far si che questo accada quali aspetti geometrici deco considerare?
il requisito fondamentale è quello che lo sforzo avvenga tutto sul tratto utile, inoltre la sforzo deve essere parallelo al carico applicato. Per far si che ciò accada devo far sì che la lunghezza calibrata sia coerente e che vi siano dei raggi di raccordo corretti per far si che non vi siano concentrazioni di sforzi.
Come avviene il movimento nella prova di trazione?
il movimento avviene tramite un motore che mette in movimento due viti senza fine che creano il movimento della trasversa.
Quali segnali sfrutta e quale governa la macchina universale di trazione? Riguardo l’estensimetro quando lavora bene? Dunque come si suddivide la prova?
Sfrutta tre segnali:
- segnale della deformazione del provino: dettato dall’uso di un estensimetro che va a misurare l’apertura dei bracci
- segnale del carico: è il segnale proveniente dalla cella di carico che lavora per compressione di anelli metallici.
- movimento della traversa.
La macchina è in grado di governare uno solo in funzione dell’altro. Solitamente è quello del movimento della traversa in funzione degli altri due che creeranno la curva sforzo deformazione. l’estensimetro lavora bene per piccole deformazione da un certo valore in poi viene tolto e la deformazione si misura in base al movimento della traversa.
In quali campi può essere suddivisa la prova?
Si suddivide in campo elastico e plastico
Nel campo elastico, quando vi è una forte relazione tra i valori della curva? C’è in tutti i materiali? E quando la si può dare per presente? Quale parametro posso introdurre e che significato geometrico ha?
Nel campo elastico vi è il campo elastico lineare, ovvero un campo dove tra sforzo e deformazione vi è un legame detto COSTITUTIVO. Tra i due vi è una relazione lineare. Questo è sempre presente per tutti materiali e la si individua per deformazioni molto piccole, ovvero per epsilon che tende a zero. Il rapporto si chiama modulo di rigidità, che corrisponde alla tangente dell’angolo della curva.
Quale è il campo che interessa ai progettisti, come mai?
é proprio quello elastico lineare per il fatto che vogliamo che si deformi poco e che se lo fa restituisce tutto
Il modulo elastico dipende dall’energia di legame? Dipende dalla temperatura di fusione? Quali accortezze geometriche possiamo individuare? L’area sottesa è simmetrica?
Si dipende dall’energia di legame, e si può notare che se noi imponiamo uno sforzo di trazione (ovvero tolgo energia al pezzo) si può notare che la curva sottesa è asimmetrica il che vuol dire che non avviene a volume costante in quanto gli atomi si allontanano più di quanto si restringono. Inoltre è strettamente proporzionale alla pendenza della curva “post picco”. Più la temperatura di fusione è alta e più il modulo è alto.
La deformazione elastica avviene con volume costante? Quale modulo è utile introdurre a proposito? E come è in base a quello detto prima? Quanto vale nei metalli e come influenza la deformazione?
No, il modulo di Poisson, ovvero il rapporto tra deformazione trasversale e assiale è sempre diverso da 1. Nei metalli vale 0.3 il che vuol dire che si allunga più di quanto si restringe.
Cos’è l’anelasticità? Quando è presente? Nella prova di trazione è presente?
l’anelasticità è un fenomeno che non prevede il totale ritorno della deformazione anche elastica. Questo è presente quando sottopongo un materiale ad un carico non statico con frequenza elevata. Questo spiega perché se continuo a tirare e lasciare un elastico si scalda, ovvero il pezzo disperde energia sotto forma di calore (energia che dovrebbe essere ritornata tutta). Nella prova di trazione non è presente proprio per il fatto che è statica.
Come mai la deformazione plastica è importante nonostante la escludiamo in fase di progetto?
Perché è un aspetto da tenere conto in alcune lavorazioni quali le asportazioni di truciolo, lavorazioni per deformazione plastica….
La deformazione plastica da che punto avviene? Questo punto è definibile? Cosa si introduce?
avviene oltre un limite chiamato limite elastico, che separa zona elastica da plastica. Questo limite non è individuabile, dunque si è ben pensato di introdurre una grandezza ingegneristica che va ad approssimare questo limite. Viene definita carico di snervamento.
Durante la deformazione plastica il volume varia?
il volume non varia, ovvero si deforma tenendo il volume costante.
La deformazione plastica è indipendente dalla deformazione elastica? in che modo avviene la deformazione plastica?
No, o meglio la deformazione elastica si, ma quella plastica per avvenire deve essere accompagnata dalla presenza di quella elastica. Se i due fenomeni avvengono in parallelo, però essi sono differenti in modalità di lavoro. Difatti quella elastica lavora per trazione, mentre quella plastica lavora per taglio. Le componenti di taglio sono presenti proprio per deformazioni che non tendono più a zero, ma che iniziano a alzarsi. In questo momento quello che succede è che le parti più esterne si allungano di più rispetto a quelle interne (effetto di Poisson) e dunque creano delle bande di sforzi di taglio a 45 gradi circa. Questo spiega il motivo perché in alcuni casi il pezzo si rompe a 45 gradi.
Cosa influenza la deformazione plastica?
La deformazione è fortemente influenzata dalla presenza delle dislocazioni.
In che direzione avviene e come la deformazione plastica?
La deformazione plastica avviene per piani di scorrimento a 45 gradi, dove la direzione è individuata dalle bande di taglio disposte a 45 gradi.
Come fanno le dislocazioni a intervenire nella deformazione plastica? Che effetto hanno? Dunque lo rendono più debole o più forte considerandone solo l’effetto?
Le dislocazioni intervengono perché vengono messe in moto proprio a causa delle componenti di taglio che tendono a fare scorrere i piani di scorrimento. Queste vanno a modificare quello che sarebbe il comportamento normale. Normalmente si dovrebbero rompere tutti i legami e riformare altri in direzione differente. Con le dislocazioni questo non avviene perché è come se esse andassero a diminuire il numero di legami che si devono rompere, mettendosi in movimento. Dunque le dislocazioni vanno a diminuire quella che si definisce energia di attivazione, che nel nostro caso è detta sforzo di taglio critico. Lo rendono più debole.
A livello reticolare la deformazione plastica cosa comporta? Dunque a livello energetico cosa vuol dire?
A livello reticolare la deformazione comporta una distorsione del reticolo andando a posizionare gli atomi in posizioni più instabili, dunque si ritroveranno con un’energia superiore
Quali piani di scorrimento sono più propensi a scivolare?
Sono più propensi a scivolare quelli con energia di attivazione per taglio minore. Per poi mettersi in movimento quelli con energia maggiore.
Le dislocazioni vanno avanti fino a quando? Che tipi di ostacoli possono riscontrare? Se ne incontra uno quali sono i casi?
no, quando trovano un ostacolo quello che succede è che possono:
- fermarsi e si metteranno in movimento altre dislocazioni
- raggirare l’ostacolo e continuare il percorso
- creare altre dislocazioni
Quali sono i metodi di raggiramento dell’ostacolo da parte delle dislocazioni? tramite quale metodo avvengono e quando?
Il metodo di raggiramento sono due e si definiscono climb e cross slip. Il climb è il metodo che sfrutta la presenza di vacanze per oltrepassare il vincolo. Il cross splip invece è il metodo che sfrutta la dislocazione a vite per passare su un piano superiore o inferiore al fine di saltare il vincolo. Questi metodi sono efficaci con l’aumentare della temperatura proprio per il fatto che necessitano di diffusione allo stato solido.
Se a temperatura fredda come si comportano le dislocazioni alla presenza di un difetto? le dislocazioni come si ritrovano? A livello meccanico come influisce? Come mai la curva diminuisce la pendenza pur crescendo?
In questo caso l’effetto più propenso a verificarsi è quello del fenomeno della sorgente di Frank Reed, ovvero una volta trovato un ostacolo le dislocazioni tendono a formarne altre per raggirare il vincolo. Quello che succede è che si ritrovano tante dislocazioni in un piccolo spazio e dunque vanno ad accozzarsi e di conseguenza la loro mobilità diminuisce. Questo comporta ad un incrudimento e dunque un resistenza alla deformazione. La curva ovviamente sale ma con pendenza minore in quanto le deformazioni sono più ampie rispetto a quelle elastiche.
I meccanismi di saltare un ostacolo dove avvengono più facilmente?
avvengono principalmente ai bordi dei grani, in quanto vi è un’energia maggiore.
Come si comportano gli atomi di materiale differente e dimensione diffferente in presenza di una dislocazione?
La dislocazioni comportano la presenza di zone di trazione e compressione. Quando nel materiali sono presenti materiali differenti (leghe) con anche dimensioni differenti, succede che gli atomi di dimensione più piccola, come il carbonio negli acciai, vanno a ricoprire le zone di compressione perché hanno mobilità maggiore, mentre gli atomi più grandi vanno nella zona di trazione. Ne risulta la presenza di condensati di atomi differenti che fanno da ancoraggio alla dislocazione diminuendone la mobilità nelle zone di atomi piccoli, e aumentandola nelle zone di atomi grandi. Dunque la dislocazioneè come se facesse a gara tra le zone più grandi e piccole. Queste si chiamano atmosfere di Cottrell e vanno ad influenzare il carico di snervamento. Si pensi agli acciai effervescenti (ferro, carbonio e manganese ).
Come si può presentare il carico di snervamento? In base a cosa? A quale fenomeno è legato la presenza di un carico discontinuo?
Si può presentare continuo, discontinuo e con un punto angoloso. Quello continuo, il punto angoloso è per i materiali incruditi, mentre quello discontinuo per gli acciai effervescenti. Questi materiali subiscono queste “onde” a causa del fatto che si presentano delle atmosfere dette di Cottrell.
Come viene individuato con la normativa il carico di snervamento?
Se continuo il carico di snervamento si individua interpolando la curva con una retta di pendenza E ed una deformazione dello 0.2% (dunque ccorrispnde allo sforzo necessario per deformare plasticamente di 0.2% il materiale). Nei carichi discontinui deve essere specificato sia il carico inferiore e quello superiore.
Possiamo vedere la deformazione plastica come divisa in stabile ed instabile?
Si, possiamo vederla come una zona stabile e una instabili delimitate dalla strizione.
Come mai all’inizio possiamo notare che la deformazione è uniforme? Fino a quando succede?
All’inizio la deformazione è uniforme per il fatto che per mantenere il volume costante la sezione resistente diminuisce andando ad aumentare lo sforzo reale. Questo aumento dello sforzo però è compensato da una maggiore resistenza alla deformazione a causa dell’incrudimento, dunque lo sforzo andrà a distribuirsi pure sulle altre sezioni. Ovviamente ci sarà un momento in cui l’incrudimento non riuscirà più a compensare questo aumento dello sforzo reale. Quindi si presenta una concentrazione degli sforzi in quella sezione. Questo punto individua la strizione e da li in poi la curva diminuisce perché ovviamente lo sforzo nominale è molto minore di quello reale.
Quando la deformazione si localizza? l’incrudimento è ancora presente? come mai la curva si abbassa?
Si localizza quando l’incrudimento non compensa più l’aumento dello sforzo. L’incrudimento c’è sempre, ma il suo effetto rispetto all’aumento della forza si fa sentire di meno. La curva si abbassa proprio per il fatto che lo sforzo non è più su tutto il tratto utile, ma solo su una sezione resistente.
Cos’è la strizione? Che parametro individua?
La strizione è il punto in cui la deformazione plastica passa da uniforme e localizzata ed individua una diminuzione della curva. Si può individuare il massimo della curva ce corrisponde al carico di rottura.
Come può avvenire la rottura? Nella rottura fragile come varia dall’inizio alla fine? In quelli duttili come si rompe?
La rottura può avvenire fragilmente o in maniera duttile. Quella fragile è la rottura più pericolosa senza deformazione plastica e per separazione cristallografica, dunque e parti divise saranno uguali. In quelle duttili si devono suddividere in due casi, il caso monocristallo e quello policristallino. Quello monocristallino prevede una rottura a lama di coltello oppure per separazione per bande a 45°. Per quelli policristallini si ha una rottura a cono di coppa o doppio cono. Questo avviene per il fatto che si instaura uno sforzo triassiale non uniforme. Difatti è più intenso nel cuore della sezione dove si creano dei micro-vuoti per poi espandersi verso l’esterno.
Quali sono i parametri di duttilità? Sono dei parametri di progetto? Sono dei dati di deformazione?
I parametri di duttilità sono dei parametri utili solo al comprendere il comportamento duttile o fragile del pezzo. Non possono essere dei parametri di deformazione per il fatto che considerano solo lo stato finale e dunque solo la deformazione plastica, mentre non posso nemmeno essere dei parametri di progetto per il fatto che non considero la deformazione elastica.
il modulo elastico varia con l’utilizzo di trattamenti termici?
No, il modulo elastico dipende SOLO DAL TIPO DI LEGAME, al contrario dei parametri di carico, deformazione il modulo elastico tiene conto solo del legame.
Come dipendono i parametri di duttilità al variare della geometria?
Per l’allungamento percentuale più il provino è lungo e più l’allungamento totale diminuisce. Per la strizione più la sezione aumenta e più la strizione è minore. Per i provini cilindrici è più grande, mentre per quelli prismatici aumenta al diminuire dello spessore. è minima per quelli quadrati. (la causa sono gli spigoli)
Perché consideriamo solo sforzo e deformazione nominale? Come variano quelli reali?
Consideriamo solo valori nominali perché al fine del progetto mi interessano solo le dimensioni iniziali.
C’è una relazione tra parametri nominali e reali?
Si c’è una relazione.
Quale è la formula di deformazione reale? come si calcola?
è ln(l/li)
Come è la curva sforzo- deformazione reale a confronto con quella nominale? Cosa vuol dire curva corretta?
la formula matematica è sigma=k*(epsilon^n). n è il fattore di incrudimento. La curva varierebbe nel senso che non avrebbe un andamento decrescente dopo la strizione, ma continuerebbe a salire (monotona crescente). Quella corretta è meno ripida dopo la strizione perché tiene conto del fatto che lo sforzo si è localizzato.
