Macchine per prove di trazione
Per la determinazione della resistenza e il comportamento di deformazione alla trazione fino a rottura di un materiale si utilizza uno strumento o una macchina per test di trazione. La scelta della giusta macchina per prove di trazione dipende dal materiale da testare e dagli standard da rispettare.
Cos’è uno strumento di trazione? Tipi di strumenti di trazione Video: zwickiLine Componenti tipici di una macchina Prove di trazione automatizzate Cos’è una prova di trazione? Applicazioni Normative Scelta della macchina giusta
Scopri di più sulle prove di trazione:
Informazioni generali ISO 527 ASTM D638 ISO 6892 ISO 6892-2 ASTM E8 ASTM E21
Cos’è uno strumento di trazione?
Uno strumento di trazione, noto anche come macchina di prova universale (UTM), è un sistema di prova elettromeccanico che applica una forza di trazione (pull) a un materiale per determinare la resistenza alla trazione e il comportamento di deformazione fino a rottura.
Una macchina per prove di trazione tradizionale è costituita da cella di carico, traversa, estensimetro, afferraggi, elettronica e sistema di azionamento. È gestita da un software di prova utilizzato per stabilire le impostazioni della macchina e di sicurezza e memorizzare i parametri di prova definiti dalle normative ASTM e ISO. La quantità di forza applicata alla macchina e l’allungamento dei provini sono registrati durante la prova. La misurazione della forza necessaria all’allungamento di un materiale fino al punto di deformazione permanente o alla rottura aiuta tecnici e produttori a prevedere le prestazioni di un materiale quando viene utilizzato per lo scopo previsto.
Le macchine di prova ZwickRoell per la resistenza alla trazione, tra cui le macchine zwickiLine, ProLine, AllroundLine e serie E (macchina per prove di trazione per carichi di prova elevati a partire da 330 kN) sono progettate specificamente per soddisfare le esigenze dei clienti in base alla capacità di prova, ai tipi di materiale, alle applicazioni e agli standard industriali come ASTM E8 per i metalli, ASTM D638 per le materie plastiche, ASTM D412 per gli elastomeri e molti altri. Oltre alla sicurezza e all'affidabilità generale del sistema, ZwickRoell progetta e costruisce ogni macchina di prova universale con l'obiettivo di fornire:
- Un alto livello di flessibilità grazie alla facilità di funzionamento
- Adattamenti semplici ai requisiti specifici del cliente e delle normative
- Capacità di crescita “a prova di futuro” per crescere con le tue esigenze
Quali sono i componenti principali di una macchina per prove di trazione?
- CELLE DI CARICO (1)
La cella di carico converte la forza di trazione in un segnale elettrico che può essere misurato. Le celle di carico ZwickRoell garantiscono non solo un'elevata qualità del prodotto, ma anche una perfetta compatibilità con tutti i componenti delle nostre macchine. - ESTENSIMETRI (2)
Un estensimetro è un dispositivo che misura l'estensione di un provino, meglio conosciuta come misura della deformazione. La misurazione della deformazione per le prove di trazione è richiesta da quasi tutti gli standard, come ASTM e ISO. - AFFERRAGGI (3)
Gli afferraggi costituiscono il collegamento meccanico tra il provino e la macchina per prove di trazione. La loro funzione è quella di trasferire il movimento della trasversa al provino e di trasmettere il carico di prova generato nel provino alla cella di carico. - TRAVERSA MOBILE (4)
La traversa mobile è essenzialmente una traversa che viene controllata per il movimento verso l'alto o verso il basso. Per una prova di trazione, la velocità della traversa della macchina di prova è direttamente correlata all’indice di deformazione del provino. - ELETTRONICA (5)
L'elettronica controlla le parti mobili della macchina di prova. La velocità della traversa, e di conseguenza il carico, possono essere controllati da un microprocessore nel servo controller (motore, dispositivo di retroazione e controller). - SOFTWARE (7)
Il nostro software di prova è una soluzione estremamente facile da usare, guidata e basata su Windows, che consente agli utenti di impostare il sistema di prova, configurare ed eseguire i test e visualizzare i risultati. - SISTEMA DI AZIONAMENTO (6)
Il sistema di azionamento alimenta il motore della macchina per prove di trazione con una quantità e una frequenza variabili, controllando indirettamente la velocità e la coppia del motore.
Tutti i componenti di uno per prove di abrasione di trazione sono progettati per lavorare insieme senza soluzione di continuità.
Prove di trazione automatizzate
Per le prove di trazione automatizzate, la macchina di prova è integrata da un sistema di prova robotizzato, che preleva i campioni da un caricatore e li inserisce negli afferraggi della macchina. Inoltre è possibile collegare anche un lettore di codici 2D, un dispositivo di misurazione della sezione trasversale o, a seconda della prova, un durometro o un sistema di misurazione della rugosità. Il sistema automatizzato gestisce anche lo smaltimento dei resti dei provini.
I vantaggi offerti dai sistemi robotizzati si applicano sia alle grandi che alle piccole serie di prove:
- Finora le prove di trazione automatizzate sono state utilizzate principalmente da laboratori con elevati volumi di provini. Il sistema per prove di trazione completamente automatizzato può essere utilizzato 24 ore su 24 senza la presenza di un operatore durante i turni di notte e i weekend con un’efficienza sempre elevata.
- Il sistema è conveniente anche per piccole serie di prova da 10 provini o più. Con l'uso di un semplice sistema di prova robotizzato per prove di trazione, il personale qualificato del laboratorio è sollevato dai compiti di routine e quindi può dedicarsi a compiti più complessi.
La prova di trazione completamente automatizzata esclude l’influenza dell’operatore, come il calore generato dal tocco manuale o la presa non corretta del provino sul setup di prova. Questo comporta un livello di precisione e riproducibilità elevato che aumenta in modo significativo la qualità dei risultati di prova.
ZwickRoell è leader mondiale nelle prove sui materiali e vanta numerosi anni di esperienza nelle prove di trazione automatizzate. Abbiamo fornito oltre 600 sistemi di prova automatizzati in tutto il mondo e continuiamo a installare circa 40 sistemi all'anno. Siamo orgogliosi della nostra capacità di abbinare la giusta soluzione di prova alle esigenze aziendali specifiche di ogni cliente, fornendo soluzioni su misura sostenute da partnership di assistenza e supporto a lungo termine.
Per saperne di più sulle soluzioni per prove di trazione robotizzate per le vostre esigenze, contattate il nostro team.
Cos’è una prova di trazione?
La prova di trazione è un test utilizzato per determinare come un materiale reagisce a una forza applicata (di trazione). Le proprietà che vengono misurate direttamente durante l'esecuzione di una prova di trazione sono la resistenza alla trazione, l'allungamento massimo e la riduzione della strizione. Queste misurazioni possono essere utilizzate anche per determinare le seguenti caratteristiche: modulo di Young, deformazione (indice di Poisson), carico di snervamento e proprietà di indurimento.
- Resistenza alla trazione: la massima sollecitazione di trazione meccanica che un materiale può sopportare prima di rompersi
- Estensione massima: l’allungamento massimo che un materiale può sopportare prima di rompersi
- Riduzione della strizione: confronto tra l'area della sezione trasversale iniziale di un provino e l'area della sezione trasversale minima dello stesso provino dopo la rottura completa. Funge da indicatore della deformazione del materiale con carico di trazione.
- Modulo di Young: sostanzialmente la rigidità di un materiale. Indica cioè la facilità con cui un materiale si piega o si allunga:
- Modulo di Young = sforzo/deformazione
- Sforzo = forza/area trasversale
- Estensione = variazione della lunghezza/lunghezza originale
- Indice di Poisson: il rapporto tra la variazione della larghezza e la variazione della lunghezza nella direzione della forza di allungamento.
- Resistenza allo snervamento: la massima sollecitazione di trazione che un materiale elastico può subire prima che si verifichi una deformazione permanente.
- Caratteristiche dell'indurimento da deformazione: l'indurimento da deformazione si verifica quando un materiale viene allungato oltre il punto di snervamento. L'indurimento da deformazione aumenta la resistenza meccanica e la durezza, ma diminuisce la duttilità. I produttori possono utilizzare queste informazioni per determinare il materiale che soddisfa le loro esigenze di duttilità mantenendo la massima resistenza possibile.
I dati ottenuti durante una prova di trazione possono essere tracciati su un grafico per creare una curva di sollecitazione/deformazione.
Il grafico di sollecitazione/deformazione mostra una curva con un alto livello di indurimento da deformazione (1) e un livello di indurimento da deformazione molto basso (2) dopo il punto di snervamento.
I produttori di ogni settore, dalle materie plastiche ai compositi, dall'industria automobilistica a quella alimentare e delle bevande, fino all'industria medicale e farmaceutica severamente regolamentate, utilizzano i sistemi per le prove di trazione per eseguire test standard del settore, al fine di misurare con precisione le caratteristiche dei loro materiali, assicurare la conformità alle normative e, in ultima analisi, essere in grado di garantire la qualità e la sicurezza dei loro prodotti.
Esempi di applicazione delle prove di trazione:
- Imballaggi in plastica - la forza di trazione viene applicata a un campione di materiale plastico per aiutare i produttori a determinare le caratteristiche protettive della plastica quando è sottoposta a forze di trazione come quelle che si verificano, ad esempio, durante i processi di spedizione.
- Barre d'acciaio per cemento armato - le prove di trazione su campioni metallici sono utilizzate per determinare varie proprietà meccaniche come la resistenza allo snervamento, la resistenza alla trazione finale, l'allungamento e la riduzione della strizione in modo che i produttori non solo soddisfino la qualità e le proprietà richieste dalle loro specifiche, ma siano anche conformi agli standard industriali per garantire che i prodotti siano sicuri da usare sul mercato.
- Composti di gomma per pneumatici: l'allungamento e la resistenza alla trazione della gomma per pneumatici vengono testati per il controllo della qualità, al fine di evitare guasti come la separazione del battistrada e lo scoppio.
Norme generali per le prove di resistenza alla trazione
ASTM e ISO sono due normative comunemente utilizzate per le prove sui materiali. Questi sono alcuni degli standard più utilizzati per le prove di trazione:
- Metalli - ASTM E8 / ASTM E21 / ISO 6892-1 / ISO 6892-2
- Materie plastiche - ASTM D638 / ISO 527-2
- Gomma ed elastomeri- ASTM D412 / ISO 37
- Compositi - ASTM D3039 / ISO 527-4/-5
Quali sono le caratteristiche fondamentali che un tester per prove di trazione deve avere?
Oltre a qualità, affidabilità dei risultati di prova, costi e applicazione, vi sono molti altri fattori da considerare nella scelta di un tester:
- Flessibilità - la capacità di testare una vasta gamma di materiali in un ampio intervallo di carico, l'integrazione e il facile cambio di accessori specificamente progettati per gli standard industriali, i diversi materiali e applicazioni, la possibilità di utilizzare la macchina con o senza PC e la modularità meccanica che permette l'espansione e la personalizzazione della macchina utilizzando svariati strumenti di prova e afferraggi disponibili. Tutte queste caratteristiche contribuiscono a garantire una flessibilità complessiva della vostra macchina di prova.
- Sicurezza - la sicurezza dei vostri strumenti di trazione è fondamentale, si estende dall'implementazione delle caratteristiche di sicurezza fisica, come porte di sicurezza esterne, recinzioni di sicurezza, interblocchi e interruttori di fine corsa, fino al monitoraggio del sistema software e alla gestione dell'utente. ZwickRoell si impegna a progettare i sistemi di prova mettendo in primo piano la sicurezza di operatori e macchine.
- Facilità di utilizzo - la chiave è scegliere un sistema di prova che sia all’avanguardia per design e funzionalità, permettendo agli operatori di installare facilmente i dispositivi di prova, stabilire le configurazioni, implementare i programmi di prova, eseguire le prove e analizzarne i risultati.
- Adattabilità - le esigenze di mercato e i requisiti delle normative sono in continua evoluzione, per questo quando si decide di acquistare una macchina per prove di trazione è necessario assicurarsi che la macchina (accessori, elettronica, programmi software inclusi) sia in grado di adattarsi a questi cambiamenti.
- Software - il software di prova è progettato per rendere il processo di prova più facile per l'operatore e garantire configurazioni uniformi e conformi agli standard. Il nostro software di prova è stato progettato tenendo conto del flusso di lavoro dell'utente e del laboratorio.
- Biblioteca delle normative - il nostro software contiene oltre 600 programmi di prova standard, consentendo di selezionare il giusto programma conforme agli standard per la vostra applicazione, semplificando il setup e la configurazione dei test e, in definitiva, risparmiando tempo, fatica e riducendo la possibilità di errori. Il nostro software offre programmi di prova master preconfigurati per le prove che vanno oltre le norme oppure per avere la possibilità di configurare liberamente la sequenza di prova della vostra macchina.
- Assistente wizard intelligente – guida l'utente attraverso la configurazione del test, controllando automaticamente i dati per la plausibilità. I dati inseriti vengono automaticamente controllati per verificarne la plausibilità.
- Analisi dei dati - che siano semplici o personalizzati, i nostri software permettono di definire i report con possibilità virtualmente illimitate insieme alla possibilità di salvare, esportare e stampare.
- Automazione - l'uso dell'automazione nei test sui materiali è in aumento, soprattutto perché anche le più piccole interferenze possono modificare i valori misurati. ZwickRoell offre un'ampia gamma di possibilità di automazione nelle prove sui materiali. I sistemi di prova vanno dall'automazione efficiente di test di piccole serie utilizzando robot che collaborano nel laboratorio, fino a laboratori di prova completamente automatizzati che lavorano 24 ore su 24.
- Assistenza e supporto - ZwickRoell offre servizi personalizzati e supporto per tutto il ciclo di vita delle vostre macchine di prova. Offriamo servizi di calibrazione avanzati, manutenzione e ispezione preventiva, corsi di formazione, servizi di trasferimento delle macchine, servizi di qualificazione, linea diretta e assistenza clienti, disponibilità garantita di parti di ricambio per almeno 10 anni dopo la cessazione della produzione di un prodotto.
- Stabilità dell’azienda - la storia di ZwickRoell risale a più di 160 anni fa e poggia su una solida base di 187 esperti di prodotti e settori industriali, 347 addetti all'assistenza e 80.000.000 test effettuati ogni anno dalle nostre macchine.
FAQ
Uno strumento di trazione, noto anche come pull tester o macchina di prova universale (UTM), è un sistema di prova elettromeccanico che applica una forza di trazione (pull) a un materiale per determinare la resistenza alla trazione e il comportamento di deformazione fino a rottura.
Per testare la resistenza alla trazione, si utilizza una macchina per prove di trazione (tensile tester), o macchina di prova universale, cioè una macchina per prove sui materiali. Questo sistema di prova elettromeccanico applica una forza e una deformazione controllate a un materiale e misura la forza necessaria per allungare il materiale fino al punto di deformazione permanente o di rottura.
In primo luogo, il provino viene afferrato nelle guancette della macchina di prova universale. Il provino viene quindi allungato in modo uniforme fino a rottura. Durante l'intera durata della prova, la deformazione e la forza di trazione vengono misurate, registrate e valutate.
