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DIN EN ISO 6892-2 Prove di trazione a temperature elevate sui metalli

Durante la prova di trazione secondo ISO 6892-2 il campione riscaldato viene sottoposto a un carico monoassiale per la determinazione dei valori caratteristici di snervamento, resistenza alla trazione, deformazione alla rottura, ecc. Il test viene eseguito a una temperatura superiore ai 35 °C.

La normativa DIN EN ISO 6892-2:2018 descrive le prove di trazione su materiali metallici a temperature elevate.

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Il test nel dettaglio

 

Lo scopo del test è determinare in modo affidabile e riproducibile i valori caratteristici della prova di trazione ad alta temperatura e ottenere la comparabilità internazionale. In relazione alla velocità di prova, nella ISO 6892-2 sono descritti due metodi. Il metodo A si basa su tassi di deformazione con tolleranze strette (± 20 %), il metodo B su intervalli di velocità di deformazione e tolleranze convenzionali. Se si devono determinare i valori caratteristici dipendenti dalla velocità di deformazione, la procedura A è adatta per ridurre la dipendenza dalla velocità di deformazione e per minimizzare l'incertezza di misura dei risultati di prova.

L'influenza della velocità sulle proprietà meccaniche, determinate dalla prova di trazione, è solitamente superiore con le temperature elevate che con la temperatura ambiente. La ISO 6892-2 consiglia l'uso di velocità di deformazione inferiori rispetto a quelle stabilite a temperatura ambiente; tuttavia, nel caso di alcune applicazioni, come per il confronto con i valori caratteristici della prova di trazione a temperatura ambiente a pari velocità di deformazione, sono consentite velocità di deformazione più elevate.

Durante la fase di elaborazione della ISO 6892-2, è stato deciso di considerare l’abolizione del metodo della velocità di deformazione per le future versioni della norma.

La caratteristica più importante delle prove di trazione secondo ISO 6892-2

La velocità di prova al centro del test di trazione secondo DIN EN ISO 6892-2

 

La DIN EN ISO 6892-2 si concentra in particolare sulla velocità di prova. Le versioni precedenti dello standard permettevano ampi intervalli di velocità di deformazione. Per i materiali sensibili alle diverse velocità di prova, tuttavia, questi ampi intervalli possono portare a deviazioni significative nei valori caratteristici di prova, anche se in conformità con gli standard.

Per ridurre al minimo l'incertezza di misura dei risultati derivanti da questa variazione delle velocità di prova, l'organizzazione internazionale di standardizzazione ISO ha aggiunto un ulteriore metodo alla norma, che si basa sul controllo della posizione e della forza e in parte sulle velocità di carico (metodo B). Questo metodo aggiuntivo permette il controllo della velocità di prova sul provino stesso (Metodo A) che avviene con la misurazione della deformazione e l’introduzione di questo segnale in un closed loop di controllo della traversa mobile.

Selezione della velocità di prova secondo ISO 6892-2

Se non diversamente specificato, la scelta del metodo (A o B) e della velocità di prova è a discrezione del produttore o del suo laboratorio di prove a contratto, a condizione che siano soddisfatti i requisiti della normativa ISO 6892-2.

Il controllo della deformazione in closed loop è standardizzato per la prima e anche più sensibile fase della prova di trazione, per cui sono specificate solo due gamme di velocità fino al rilevamento sicuro di Rp con una tolleranza significativamente ridotta: velocità di deformazione di 0,00007 al secondo o 0,00025 al secondo con tolleranze ± 20 %, la prima gamma di velocità è raccomandata dalla norma, salvo diversamente specificato.

Per il controllo della deformazione in closed loop è obbligatorio un estensimetro. Per la determinazione della resistenza alla trazione e della deformazione a rottura si raccomanda una velocità di deformazione di 0,0014 al secondo, per cui si utilizza un controllo di posizione conforme allo standard (tramite il segnale della posizione della traversa).

Concettualmente, bisogna distinguere due tassi di deformazione: da un lato, il tasso di deformazione (closed loop, Metodo A1) riferito alla base di misura dell'estensimetro (Le) e, dall'altro, il tasso di deformazione medio sulla lunghezza di prova (open loop, Metodo A2) riferito alla lunghezza del provino (Lc). Nella norma, quest'ultimo è anche indicato come "tasso di deformazione stimato sul tratto parallelo". Nel caso del controllo della deformazione, il tasso di deformazione si riferisce a Le, quindi basato sul segnale di deformazione; nel caso del controllo della posizione a Lc, quindi basato sul segnale di posizione della traversa.

Video:

Macchina di prova AllroundLine Z150 TL per prove di trazione ad alta temperatura a deformazione controllata secondo ISO 6892-2 Metodo A1 con estensimetro non a contatto

Dispositivo di condizionamento della temperatura e requisiti per il controllo della temperatura secondo ISO 6892-2

 

Oltre alla velocità di prova, anche la temperatura ha un'influenza significativa sulle caratteristiche del materiale. Pertanto, la DIN EN ISO 6892-2 specifica anche in modo molto dettagliato il dispositivo di condizionamento della temperatura e il controllo della temperatura.

Il dispositivo di condizionamento della temperatura utilizzato deve essere in grado di riscaldare il provino alla temperatura di prova impostata T. Inoltre, deve avere aperture appropriate per i sensori di temperatura e i braccetti dell'estensimetro. Le deviazioni ammissibili tra la temperatura di prova impostata T e le temperature indicate Ti, così come le variazioni massime di temperatura sulla lunghezza del provino sono indicate nella tabella sotto. Le deviazioni ammissibili oltre i 1.100 °C devono essere accordate tra le parti coinvolte.

 

Il sistema di misurazione della temperatura (tutte le parti della catena di misurazione) deve avere una risoluzione di almeno 1 °C e un limite di errore di ±0,004*T o ±2 °C, dove si considera il valore maggiore. Per eseguire la prova secondo lo standard, i sensori di temperatura devono avere un buon contatto termico con la superficie del provino ed essere protetti in modo adeguato dal calore radiante della parete del dispositivo di temperatura.

Il numero di sensori di temperatura da utilizzare dipende dalle dimensioni del provino. Per basi di misura iniziali inferiori a 50 mm la temperatura deve essere misurata con un sensore ad ogni estremità della lunghezza di prova. Per basi di misura iniziali più lunghe, un terzo sensore di temperatura aggiuntivo deve essere usato al centro del provino. Tuttavia, il numero di termocoppie del provino può essere ridotto a condizione che la configurazione complessiva del dispositivo di condizionamento e del provino (sulla base dell'esperienza) non generi differenze di temperatura per tutta la lunghezza del provino, senza superare le deviazioni ammissibili stabilite. In ogni caso, la temperatura del provino deve essere misurata direttamente con almeno un sensore di temperatura

Inoltre, la norma ISO 6892-2 stabilisce che tutti i componenti del sistema di misurazione della temperatura devono essere controllati e tarati con intervalli non superiori a un anno. Se il provino è stato infine riscaldato alla temperatura di prova T, deve essere previsto un tempo di almeno 10 minuti prima dell’applicazione del carico.

Requisiti per la misurazione della deformazione secondo ISO 6892-2

 

La ISO 6892-2 stabilisce che gli estensimetri utilizzati per determinare l’offset del limite elastico, nel relativo intervallo, devono essere almeno in classe 1 secondo ISO 9513. La base di misura dell'estensimetro non può essere inferiore a 10 mm e deve essere centrale rispetto alla lunghezza della prova. Tutte le parti dell'estensimetro esterne al dispositivo di condizionamento della temperatura (forno, camera climatica e così via) devono essere progettate o protette dalle correnti d'aria, in modo tale che le oscillazioni della temperatura ambiente abbiano effetti minimi sui valori misurati. La norma non fornisce ulteriori informazioni sugli effetti ammissibili delle fluttuazioni della temperatura ambiente.

Poiché le prove vengono effettuate a temperatura elevata, la base di misura iniziale può essere impostata in vari modi, a seconda che l'espansione termica del provino venga presa in considerazione durante il riscaldamento prima dell'inizio effettivo della prova.

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Requisiti del provino secondo ISO 6892-2

 

I campioni devono essere preparati in modo tale che le proprietà del materiale non siano influenzate. Tutte le aree che hanno subito un incrudimento tramite taglio o punzonatura durante la preparazione del provino, se influenzano le proprietà, devono essere lavorate.

I prodotti con una sezione trasversale uniforme (profili, barre, fili e così via) e i campioni fusi (es. ghisa, leghe non ferrose) possono essere testati senza lavorazione. La sezione del provino può essere circolare, quadrata, rettangolare o ad anello, o in casi speciali può anche avere una diversa sezione unica. I campioni preferibili hanno un determinato rapporto tra la base di misura iniziale Lo e la sezione trasversale iniziale So, espresso dall'equazione

Lo =k x √So, dove k è un fattore di proporzionalità. Il valore internazionalmente accettato per k è 5,65.

Le forme tipiche dei provini per i test di trazione secondo DIN EN ISO 6892-2 sono:

  • Provini piatti con perni di bloccaggio
  • Provini tondi con estremità filettate

La nuova DIN EN ISO 6892-2:2018

  • Riconosce a livello mondiale che il controllo della deformazione con la relativa misurazione sul provino - con un estensimetro - è il metodo standard migliore.
  • Spiana la strada a determinazioni più stabili e affidabili dei limiti di deformazione e dei punti di snervamento.
  • Migliora la riproducibilità dei risultati tra macchine di prova materiali, laboratori, fornitore e acquirente, nella collaborazione con istituti di prova ed enti certificatori.
  • Fissa i limiti di tolleranza per le velocità di deformazione in tutti i relativi intervalli a
    ±20 % (Metodo A).

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