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ASTM E23 Prove di impatto su barre con intaglio, Charpy & Izod

La normativa ASTM E23 descrive le prove di impatto Charpy e Izod su campioni metallici a barra con intaglio. Un provino metallico dentellato viene spezzato a metà utilizzando il martello a pendolo. Lo standard ASTM E23 descrive i requisiti per i campioni, per l'esecuzione della prova, per i report dei risultati e per le macchine di prova, ossia i pendoli a impatto a temperatura ambiente e in condizioni di alta e bassa temperatura.

Un'ulteriore descrizione della prova d'impatto Charpy su provini metallici a barra dentellata è contenuta nella norma ISO 148-1.

Obiettivo Metodo Charpy Metodo Izod Dimensioni provino Charpy Dimensioni provino Izod Impatto con intaglio a temperatura condizionata Automazione Sistemi di prova

Prove di impatto a flessione con intaglio secondo ASTM E23

L'obiettivo della prova di impatto su barra con intaglio secondo ASTM E23 è la determinazione dell’energia di impatto e la resistenza all'impatto di un metallo. Con questo metodo di prova è possibile verificare se un metallo è resistente o fragile. Nella prova di impatto con barra dentellata, viene applicata al provino in metallo una forza unica con un carico elevato, che provoca sollecitazioni multiassiali. I test vengono eseguiti a temperature elevate o basse. L'obiettivo del test è quello di prevedere con accuratezza la probabilità di una frattura fragile.

Prove di impatto Charpy su metalli

Durante il test di impatto Charpy, il provino metallico è centrato sui supporti del pendolo. L'intaglio è rivolto verso il martello del pendolo ed è posizionato esattamente di fronte al punto in cui il martello colpisce il provino. Questo test viene eseguito per determinare l'energia di impatto assorbita.

Prove di impatto Izod su metalli

Per la prova Izod, il provino metallico viene afferrato verticalmente nel pendolo. L'intaglio è posto all'altezza del serraggio e rivolto verso il martello che rompe l'estremità non afferrata del provino. La norma raccomanda di eseguire le prove Izod solo a temperatura ambiente, poiché il dispositivo di presa è spesso parte del pendolo e non può essere temperato di conseguenza.

La decisione su quale metodo utilizzare (Charpy o Izod) è solitamente specificata dalle norme del prodotto o dal cliente.

Dimensioni dei provini per i test Charpy su metalli

La normativa ASTM E23 specifica le dimensioni dei provini usati più frequentemente con le prove Charpy.

Dimensioni dei provini con intaglio a V (Charpy) secondo ASTM E23

  • Lunghezza: 55 mm
  • Larghezza: 10 mm; larghezza barra all’intaglio: 8 mm
  • Spessore: 10 mm
  • L'intaglio a V si trova al centro del provino e ha un angolo di apertura di 45°.

Dimensioni dei provini con intaglio a U (Charpy) secondo ASTM E23

  • Lunghezza: 55 mm
  • Larghezza: 10 mm; larghezza barra all’intaglio: 5 mm
  • Spessore: 10 mm
  • L'intaglio a U si trova al centro del provino e ha un raggio di 1 mm.

Dimensioni dei provini con intaglio “keyhole” (Charpy) secondo ASTM E23

I provini con intaglio “keyhole” sono meno comuni e simili a quelli con intaglio a U. La differenza è la larghezza dell’intaglio, ossia 1,6 mm o meno.

  • Lunghezza: 55 mm
  • Larghezza: 10 mm; larghezza barra all’intaglio: 5 mm
  • Spessore: 10 mm
  • L'intaglio a “keyhole” si trova al centro del provino e ha un raggio di 1 mm.

Dimensioni dei provini per i test Izod su metalli

La normativa ASTM E23 specifica le dimensioni dei provini usati più frequentemente con le prove Izod.

Provini con intaglio a V (Izod) secondo ASTM E23

  • Lunghezza: 75 mm
  • Lunghezza fino alla testa del provino: 28 mm
  • Larghezza: 10 mm; larghezza barra all’intaglio: 8 mm
  • Spessore: 10 mm
  • L'intaglio a V si trova al di fuori rispetto al centro del provino (28 mm dalla testa del provino) e ha un angolo di apertura di 45°.

Note relative ai provini

La ASTM E23 specifica che queste forme di provini potrebbero non essere adatte per i materiali fusi.

Per i materiali strutturali basati sulla metallurgia delle polveri, i campioni senza intaglio possono essere utilizzati sia per le prove Charpy che per quelle Izod.

Se i campioni standard non possono essere prodotti, allora è possibile utilizzare provini più piccoli, denominati nell'allegato alla norma come sottodimensionati. Possono variare in larghezza, dimensioni dell’intaglio e altezza, ma con incrementi fissi. Il report di prova deve indicare le dimensioni utilizzate.

Prove di impatto su barra con intaglio a temperatura condizionata

Le prove di impatto su campioni con intaglio vengono spesso eseguite a temperature elevate o basse. Queste temperature sono scelte per caratterizzare il comportamento del materiale. La variazione delle proprietà del materiale al variare della temperatura fornisce anche informazioni interessanti per i sistemi di prova.

Se la prova di impatto viene eseguita a una temperatura di prova che si allontana da quella ambiente, non possono passare più di 5 secondi tra la rimozione del provino dal recipiente di condizionamento della temperatura e l'impatto del martello sul provino.

Inoltre, è necessario assicurarsi che la temperatura del provino non cambi durante il trasferimento fino al pendolo. La norma consiglia l'uso di pinze autocentranti a temperatura condizionata per il posizionamento dei provini. Per lotti di provini più grandi, può essere utilizzato un sistema di prova automatizzato per condizionamento della temperatura, trasporto, posizionamento e test.

Prove di impatto Charpy automatizzate

Anche le prove Charpy possono essere automatizzate. Si eliminano le influenze dell'operatore, come la temperatura o l'umidità della mano e l'inserimento decentrato o angolato del provino. L'allineamento automatico dei provini con il supporto e l'avvio del test tramite il sistema di prova garantiscono anche risultati affidabili e riproducibili.

Il sistema di prova robotizzato roboTest I permette di eseguire prove di impatto Charpy secondo ISO 148-1 o ASTM E23. Il sistema può essere utilizzato per testare automaticamente fino a 450 campioni di metallo intagliati in un intervallo di temperatura da -180 °C a +300  °C. Un'unità di condizionamento della temperatura robusta e isolata assicura una temperatura uniforme e accurata dei campioni.

Dopo che il tempo di tempra richiesto è trascorso, i provini vengono spostati uno dopo l'altro dal dispositivo di condizionamento della temperatura alla loro posizione di prova dove vengono automaticamente allineati e colpiti. La prova si svolge entro 5 secondi dal momento della rimozione del provino dal magazzino di condizionamento della temperatura.

Per tutti i sistemi di prova robotizzati viene utilizzato, per l'inserimento e il controllo delle informazioni, il software di automazione autoEdition3 .

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