ASTM E8/ ASTM E8M: Prova di trazione sui metalli
La prova di trazione secondo ASTM E8 / ASTM E8M è un metodo di prova chiave per determinare le proprietà meccaniche dei materiali metallici a temperatura ambiente. Nella pratica, tuttavia, i risultati sono spesso non riproducibili o difficili da confrontare. Questo in genere è dovuto a dettagli nella configurazione di prova, controllo della velocità o influenza dell’operatore. ZwickRoell vi supporta nel controllo sistematico di queste sorgenti di errore, dalla misurazione del provino alla valutazione conforme alle normative.
Fonti di errore più comuni Procedura di prova e apparecchiature di prova Opzioni di automazione FAQ sulle normative Richiedere una consulenza
ASTM E8 / ASTM E8M – Sintesi dei punti chiave
- ASTM E8 / ASTM E8M descrive la prova di trazione monoassiale sui metalli a temperatura ambiente per determinare il punto di snervamento e l’offset del limite elastico, la resistenza alla trazione, l’allungamento a rottura e la riduzione dell’area come base per il confronto dei materiali, la garanzia della qualità e la certificazione.
- ASTM E8 (pollice/libbra) e ASTM E8M (unità SI) si differenziano, tra l’altro, nella lunghezza di riferimento iniziale per i provini circolari (4D rispetto a 5D) – una causa comune di risultati non riproducibili.
- Le cause principali della dispersione dei risultati spesso non risiedono nella macchina di prova dei materiali in sé, ma nella preparazione dei provini, nella determinazione della sezione trasversale, nella misurazione della deformazione, nell’allineamento dei provini, nella scelta della velocità di prova e nell’influenza dell’operatore.
- Soprattutto nel caso delle leghe sensibili alla velocità di deformazione, metodi diversi di controllo della velocità di prova (metodo A, B, o C) possono portare a risultati significativamente diversi. Una scelta accurata dei metodi e l'utilizzo di parametri di prova costanti sono fondamentali per ottenere risultati di prova riproducibili.
- ASTM E8 raccomanda il controllo dell’indice di deformazione secondo il metodo B (closed loop) poiché riduce notevolmente le influenze derivanti dal sistema di prova, dal serraggio e dalla rigidità della macchina, aumentando in modo significativo l'affidabilità e la comparabilità dei risultati.
- ZwickRoell fornisce supporto con tecnologie di prova coordinate e processi standardizzati usando il software di prova testXpert, dalle semplici applicazioni alle sequenze di prova automatizzate, per ridurre l'influenza dell'operatore ed eseguire le prove secondo la normativa ASTM E8 in modo efficiente, nel rispetto delle normative e in modo tracciabile.
ASTM E8 nella pratica: Fonti comuni di errore e la loro influenza sui risultati delle prove
- La qualità della prova viene determinata durante la preparazione dei provini. Deviazioni dalle dimensioni dei provini e dalle tolleranze specificate nelle normative, indurimento da deformazione derivanti dal taglio o dalla punzonatura senza un’adeguata lavorazione successiva; eventuali danni nell’intervallo di misurazione possono alterare il comportamento del materiale e portare a risultati non riproducibili.
- Misurazione della sezione trasversale inaccurata: Tutti i parametri di stress si basano sull'area della sezione trasversale iniziale del provino. Un errore di misurazione dell'1% nell'area della sezione trasversale iniziale influisce direttamente sul limite di snervamento, sulla resistenza alla trazione e su altri parametri, e può compromettere la validità dell'intera prova. La precisione è fondamentale.
- Allineamento e serraggio del provino: La qualità dell'applicazione della forza è fondamentale per la validità della prova. Anche lievi disallineamenti durante il serraggio, forze di serraggio non uniformi o una scelta errata delle guancette possono causare lo slittamento del provino o fratture nell’area di presa, con conseguenti picchi locali di serraggio, frattura prematura o maggiore dispersione dei risultati, specialmente nel caso di provini miniaturizzati o di dimensioni inferiori alla norma. Pertanto, un serraggio riproducibile e a bassa sollecitazione, ottenuto grazie alla corretta scelta delle pinze di serraggio e degli inserti per le guancette, costituisce uno dei presupposti fondamentali per ottenere risultati affidabili, in particolare per i metodi di prova A e C.
- Selezione e calibrazione degli estensimetri: Una misurazione della deformazione precisa è fondamentale per determinare i limiti di snervamento e le tensioni di prova. Le misurazioni manuali effettuate dopo le prove aumentano l'influenza dell'operatore. Una forza di contatto errata, un posizionamento non corretto, una calibrazione inadeguata o l'uso di estensimetri con classi di calibrazione non standardizzate comportano errori sistematici nella misurazione della deformazione.
- Nella prassi, l’allungamento a rottura e l’allungamento dopo rottura sono spesso confusi l’uno con l’altro. Il confronto o l'errata interpretazione di parametri diversi possono portare a valutazioni errate dei materiali e a decisioni di rilascio non corrette.
- Velocità di prova incoerenti e accuratamente selezionate: i metodi di controllo A, B, o C spesso presentano differenze significative nei risultati relativi al limite di snervamento e al carico di snervamento con offset, soprattutto nel caso delle leghe sensibili alle variazioni della velocità di deformazione. La scelta accurata dei metodi e la coerenza dei parametri di prova devono essere chiaramente concordate tra gli organismi preposti alle prove e alla valutazione.
- Influenza dell’operatore: i processi manuali di serraggio, misurazione e valutazione aumentano la variabilità, soprattutto in presenza di volumi di prova elevati.
Prestare particolare attenzione ai dettagli in questi ambiti contribuisce a ridurre al minimo gli errori e a migliorare la qualità dei dati. È proprio qui che entrano in gioco le soluzioni di prova di ZwickRoell, garantendo che le fasi critiche della procedura di prova vengano eseguite in modo affidabile, preciso e riproducibile.
Vorreste rendere più riproducibili le vostre prove secondo la normativa ASTM E8?
Il vostro esperto ZwickRoell di zona vi aiuterà a scegliere il sistema di prova, l’estensimetro, le morse per provini e il livello di automazione più adatti al materiale, ai requisiti normativi e al volume delle prove.
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Esecuzione della prova di trazione secondo ASTM E8/E8M con ZwickRoell
Le fasi fondamentali delle prove e le soluzioni di prova ZwickRoell spiegate in dettaglio:
Misurazione della sezione trasversale Scelta del telaio di carico e della cella di carico Scelta delle morse per provini Velocità di prova e metodi di controllo Scelta dell’estensimetro Opzioni di automazione
Ecco come funziona la prova:
Nella prova di trazione secondo ASTM E8 / ASTM E8M, un provino metallico standardizzato è soggetto a un carico monoassiale fino a rottura. La normativa ASTM E8 descrive i requisiti relativi alla geometria dei provini, nonché alle velocità di prova, alle procedure di controllo e alla misurazione della deformazione.
- La prova di trazione ha inizio con la realizzazione, conforme alle normative, e la misurazione esatta della sezione trasversale iniziale del provino.
- Il provino viene quindi fissato in apposite morse e allineato al centro.
- Durante il carico, la forza e la deformazione vengono misurate continuamente. A seconda del metodo di controllo selezionato, il controllo avviene tramite la velocità di deformazione (Metodo A), la velocità di allungamento (Metodo B) o la velocità della traversa (Metodo C). Una volta raggiunti i valori del punto di snervamento e del carico di snervamento, la velocità di prova può essere aumentata in conformità alla normativa.
- La prova consente di determinare valori caratteristici quali il punto di snervamento, il carico di snervamento, la resistenza alla trazione, l'allungamento a rottura e la riduzione dell’area. Per determinare la riduzione dell'area, è possibile misurare anche la sezione trasversale nell’area della rottura.
Misurazione della sezione
La misurazione della sezione trasversale da sola determina l’accuratezza di tutti i parametri relativi alla sollecitazione. Con i sistemi di misurazione CMU30 e CMU80, l'area della sezione trasversale può essere misurata automaticamente sia nella direzione dello spessore che in quella della larghezza, con una risoluzione submicrometrica e un'accuratezza estremamente elevata. I valori misurati sono trasferiti direttamente al software di prova testXpert, eliminando così gli errori di trasmissione e l’influenza dell’operatore.
Scelta del telaio di carico e della cella di carico
La scelta di una macchina di prova si riduce spesso al massimo range di forza richiesto. Tuttavia, nella prassi la combinazione giusta di telai di carico (macchina di prova universale), cella di carico, morse per provini/ancoraggi per morse ed estensimetri determina se le prove possono essere eseguite in modo efficiente e riproducibile. Il processo di scelta inizia quindi con il range di forza previsto per i provini. Sulla base di ciò, vengono selezionati il telaio di carico appropriato, le morse adatte e la cella di carico ottimale.
Uno dei vantaggi del concetto modulare dei sistemi di prova di ZwickRoell è dato dal fatto che virtualmente qualsiasi estensimetro può essere combinato con pressoché qualsiasi telaio di carico. Questo consente al sistema di prova di essere adattabile in modo flessibile a diversi materiali, geometrie dei provini e requisiti normativi. Allo stesso tempo, tutte le celle di carico sono calibrate entro lo 0,2% della loro forza nominale. Ad esempio, una cella di carico da 100 kN è in grado di effettuare misurazioni precise anche con un carico di prova di soli 200 N. Ciò consente di sottoporre a prova provini sia di piccole che di grandi dimensioni sulla stessa macchina di prova dei materiali, nel rispetto delle normative e senza compromettere l’accuratezza.
Serraggio e allineamento del provino
Quando si serra il provino, è importante evitare che si pieghi, che subisca precompressione e che scivoli.
Per prove sui metalli standard secondo il metodo A (velocità di sollecitazione), gli afferraggi a cuneo sono un’opzione pratica e la soluzione con un migliore rapporto costo-efficacia nel portfolio. Tuttavia, per il metodo B secondo ASTM E8/E8M, le morse per provini con principio body-over-wedge o le morse per provini con chiusura parallela sono raccomandate per ottenere i risultati di prova più affidabili e più riproducibili.
Con il nostro laboratorio di prova delle applicazioni ed Xperience Center in tutto il mondo, al vostro fianco avrete esperti che troveranno la soluzione più adatta alle vostre specifiche esigenze di prova attraverso consulenze personalizzate, dimostrazioni in loco e assistenza online.
Velocità di prova e scelta del metodo di controllo
La velocità di prova influisce direttamente sulle proprietà del materiale determinate. Soprattutto nel caso dei materiali sensibili alla velocità di deformazione, velocità diverse possono determinare diversi punti di snervamento, valori di deformazione e resistenze. ASTM E8 / ASTM E8M descrive tre metodi di controllo per questo (ulteriori informazioni sui metodi di controllo e sulla loro idoneità sono disponibili nelle FAQ):
- Controllo della velocità sotto stress (metodo A)
- Controllo della velocità di deformazione (metodo B)
- Controllo della velocità della traversa (metodo C)
I sistemi di prova di ZwickRoell supportano tutti i metodi di controllo descritti nella normativa, consentendo così l'attuazione conforme alla normativa di un'ampia gamma di requisiti di prova.
Per il metodo B, preferito dalla normativa, i sistemi di prova ZwickRoell consentono un controllo della velocità di deformazione preciso in un sistema a closed loop. In combinazione con estensimetri ottici o a contatto, la velocità di deformazione effettiva viene monitorata continuamente e regolata automaticamente. Mentre la normativa consente tolleranze relativamente ampie di +/- 20% nella velocità di deformazione (a una velocità di deformazione di 0,015 ± 0,006 pollice/pollice/min o mm/mm/min come specificato in ASTM E8), i sistemi di ZwickRoell tipicamente raggiungono una accuratezza del 3% o superiore. Ciò aumenta la riproducibilità dei risultati e garantisce che la velocità di prova selezionata venga mantenuta in modo affidabile anche con materiali diversi.
Con il software di prova testXpert, la velocità di deformazione è sempre tracciabile.
- La linea rossa (1) mostra l'intervallo di tolleranza definito dalla norma ASTM E8 (40% della velocità impostata)
- La linea verde tratteggiata rappresenta l'intervallo di tolleranza più ristretto del 5%, che è il parametro di riferimento utilizzato dai sistemi di prova ZwickRoell per essere al sicuro in caso di eventi imprevisti. Un buon controllo della velocità di deformazione è caratterizzato da (2) basse fluttuazioni in ingresso e (3) controllo stabile della velocità. Un requisito importante per questo è un controllo adattivo.
Scelta degli estensimetri
La misurazione della deformazione è una delle variabili determinanti nella prova di trazione secondo ASTM E8 / ASTM E8M. La normativa prevede diversi metodi per determinare l'allungamento – dalla misurazione manuale dell’allungamento a rottura dopo la prova, agli estensimetri a contatto (estensimetro clip-on o estensimetro con braccetto makroXtens) agli estensimetri ottici (preferibilmente con una soluzione che non lasci segni, come ad esempio videoXtens), che registra l'allungamento senza entrare in contatto con il provino per tutta la durata della prova.
- La determinazione manuale dell'allungamento a rottura al termine della prova comporta un'influenza relativamente elevata da parte dell'operatore. Anche piccole deviazioni nell'assemblaggio dei frammenti o nella lettura della lunghezza di riferimento possono influenzare il risultato.
- Gli estensimetri a contatto forniscono valori precisi di allungamento durante la prova, ma devono essere posizionati correttamente dall'operatore e possono richiedere uno sforzo aggiuntivo, soprattutto nel caso di provini delicati o di piccole dimensioni.
La soluzione preferita da ZwickRoell è quella degli estensimetri ottici. Rilevano l'allungamento direttamente sul provino, senza contatto e indipendentemente dall'operatore.
- Di conseguenza, la lunghezza di riferimento e la posizione di misurazione sono chiaramente definite e riproducibili in ogni momento.
- Allo stesso tempo, gli estensimetri ottici supportano il controllo della velocità di deformazione secondo il metodo B preferito dalla normativa ASTM E8, poiché l'allungamento viene registrato in modo continuo e con elevata precisione.
- Un altro vantaggio è dato dal fatto che è possibile registrare la distribuzione delle deformazioni su tutto il provino. Ciò significa che è ancora possibile effettuare ulteriori valutazioni anche dopo il completamento della prova. In molti casi, è possibile eliminare anche la determinazione manuale dell'allungamento a rottura, evitando così un'altra potenziale fonte di errore. Ciò riduce l'influenza dell'operatore, aumenta la riproducibilità dei risultati e semplifica le analisi quotidiane in laboratorio.
Video: Prove secondo ASTM E8 con ZwickRoell
Dimostrazione della prova di trazione su materiali metallici secondo le normative ASTM E8 e ISO 6892-1:
- "Metodo B: controllo della velocità di deformazione closed loop" (corrisponde a ISO 6892-1 Metodo A1) con la macchina di prova universale AllroundLine di ZwickRoell, l’estensimetro a contatto makroXtens e l’estensimetro non a contatto videoXtens comprese la misurazione dei provini e la valutazione dei risultati delle prove con testXpert
- "Metodo C: velocità della traversa in anello aperto" (corrisponde a ISO 6892-1 Metodo A2) con la macchina di prova universale ProLine e l’estensimetro clip-on
Opzioni di automazione secondo la normativa ASTM E8
Le moderne macchine di prova materiali raggiungono oggi un livello di accuratezza molto elevato. In molti laboratori, quindi, la causa principale delle variazioni nei risultati non è più la macchina di prova in sé, bensì l'intervento manuale durante lo svolgimento della sequenza di prova. Anche piccole deviazioni nell'identificazione dei provini, nella determinazione della sezione trasversale, nell'allineamento dei provini o nel loro serraggio possono compromettere la riproducibilità dei risultati.
È fondamentale disporre di processi standardizzati e riproducibili, soprattutto in presenza di un numero elevato di provini o quando i dati delle analisi vengono utilizzati nei cicli di controllo qualità, nel monitoraggio dei processi o nelle analisi basate sull'intelligenza artificiale. I sistemi di prova automatizzati riducono queste variabili di influenza e garantiscono la massima riproducibilità di tutte le fasi di prova.
Vi interessano le prove automatizzate sui metalli?
A tal fine, ZwickRoell offre un'ampia gamma di soluzioni di automazione: dai provini micro e di dimensioni ridotte secondo la normativa ASTM E8 ai provini standard in lamiera, fino ai sistemi di prova automatizzati ad alta capacità per lamiere pesanti con carichi di prova fino a 5 MN. Oltre a garantire una maggiore riproducibilità dei risultati, l’automazione migliora anche la sicurezza sul lavoro, soprattutto nel caso di provini pesanti, e riduce il carico di lavoro del personale di laboratorio.
Ulteriori informazioni sulle opzioni di automazione nelle prove sui metalli Richiedete una consulenza senza impegno
ASTM E8 con il software di prova testXpert – prove efficienti e affidabili
Con testXpert, puoi aumentare l'efficienza dei tuoi test secondo ASTM E8. testXpert fornisce risultati affidabili: la base per decisioni su cui puoi contare.
- Qualunque sia il metodo scelto, tutti i parametri specificati in ASTM E8 sono già inclusi nel programma di prova, con conformità del 100% alla normativa. In un layout preconfigurato, è possibile vedere l’indice di deformazione effettivamente raggiunto entro le tolleranze specificate dalla norma.
- Grazie al testXpert non saranno più necessari test preliminari e i calcoli manuali per l’indice di deformazione secondo ASTM E8. testXpert imposta automaticamente tutti i parametri di controllo. Le posizioni target e i valori di deformazione vengono raggiunti con accuratezza. Le variazioni delle proprietà del provino vengono compensate online.
- testXpert garantisce risultati di prova riproducibili grazie a condizioni di prova esattamente identiche attraverso una configurazione predefinita della macchina.
- Per ottenere risultati di prova riproducibili, l'influenza dell'operatore è ridotta al minimo, ad esempio attraverso la funzione User management.
Applicazioni tipiche per ASTM E8/ASTM E8M
La normativa ASTM E8/E8M è una delle più importanti al mondo per la caratterizzazione dei materiali metallici ed è destinata a produttori, trasformatori, utenti e laboratori di prova che necessitano di una prova di trazione standardizzata sui metalli a temperatura ambiente ai fini della qualificazione dei materiali, del controllo qualità, della certificazione e della progettazione tecnica:
- Qualificazione dei materiali delle nuove leghe metalliche
- Controllo di qualità nella produzione dei metalli
- Controllo in entrata dei semilavorati
- Prove di accettazione nelle applicazioni aerospaziali
- Ricerca e sviluppo dei materiali
- Attestazione delle proprietà meccaniche per i clienti e gli organismi di certificazione
- Prove comparative tra lotti o processi di produzione
- Monitoraggio dei processi nella produzione in serie
FAQ - ASTM E8
Nell'ambito della norma ASTM è importante fare una distinzione tra ASTM E8 e ASTM E8M. Mentre ASTM E8 fa riferimento alle unità di misura in pollici e libbre, ASTM E8M utilizza unità di misura del SI. Quindi, i valori caratteristici determinati con un sistema di unità non sono esattamente uguali a quelli determinati con l'altro. Tuttavia, questo non rappresenta un problema, in quanto le unità non vengono cambiate quando si scelgono e si confrontano i valori caratteristici.
In questo contesto, è comunque importante notare che la base di misura iniziale per i provini rotondi per la determinazione della deformazione in ASTM E8 si riferisce a 4D, o quattro volte il diametro dei provini rotondi, mentre in ASTM E8M si riferisce a 5D, o cinque volte il diametro dei provini rotondi. Una confusione o la mancata osservazione di questa differenza può portare a valori caratteristici non più comparabili.
- Metodi di prova diversi e definizioni: Sebbene entrambe le normative prevedano prove sullo stesso materiale, i valori caratteristici (ad esempio, l’allungamento o il punto di snervamento) sono definiti e valutati in modo diverso; la riproducibilità diretta è quindi limitata.
- Velocità di prova diverse: La normativa ISO 6892-1 specifica con precisione le velocità di prova in base al materiale, mentre la normativa ASTM E8 ammette tolleranze maggiori: ciò può influire in modo misurabile sui risultati.
- Diversi metodi di controllo e denominazioni: L'assegnazione del tipo di controllo (ad esempio, il controllo della velocità di deformazione closed loop è indicato nella normativa ASTM E8 come Metodo B e nella normativa ISO 6892-1 come Metodo A1) presenta denominazioni diverse tra le normative ISO e ASTM, il che spesso causa confusione.
- Differenze relative ai provini e ai metodi di misurazione: Nonostante le geometrie dei provini siano state parzialmente armonizzate, vi sono differenze nei dettagli relativi alle dimensioni, alle incertezze di misura e alla misurazione della sezione trasversale.
- Differenti metodi di determinazione dei valori di deformazione: La determinazione dell'allungamento uniforme e dell'allungamento a rottura viene effettuata secondo metodi diversi, il che porta a risultati divergenti, soprattutto nel caso dei materiali duttili.
- Diverse definizioni di risultati: Termini quali resistenza alla trazione (Rm contro TS) o valori di deformazione non sono metodologicamente identici, anche se possono sembrare simili.
In sintesi: Le normative ISO 6892-1 e ASTM E8 sono in gran parte armonizzate, ma non identiche: anche piccole differenze nella metodologia e nella valutazione possono portare a risultati di prova significativamente diversi.
Potete trovare maggiori informazioni nel nostro blog post ASTM E8 contro ISO 6892-1 o nella registrazione del webinar.
In breve la differenza è questa:
- Allungamento a rottura
Si tratta dell'allungamento nel momento esatto in cui il provino si rompe. Viene quindi registrato durante la prova in corso, in genere mediante un estensimetro o un sistema di misurazione ottico. - Allungamento dopo rottura
L'allungamento determinato dopo la rottura, ricomponendo i frammenti del provino e misurando l'estensione della lunghezza di riferimento manualmente o otticamente.
Perché questa distinzione è importante?
La distinzione nel contesto delle normative ASTM E8 / E8M è importante perché l'allungamento dopo la rottura può dipendere maggiormente dall'influenza dell'operatore e dalla corretta ripetizione manuale della misurazione, mentre l'allungamento a rottura dipende maggiormente dal sistema di misurazione utilizzato durante la prova. I valori non sono quindi automaticamente identici, soprattutto in caso di restringimento locale, posizione della frattura, feedback manuale o metodi di misurazione diversi.
È possibile selezionare una vasta gamma di forme di provini. ASTM E8 / E8M descrive i provini piatti standard per lamiere e lamiere sottili in metallo, per prodotti tubolari di grande diametro e provini rotondi standard, inoltre specifica le corrispondenti basi di misura iniziali a cui si riferiscono tutti i valori di deformazione. Con poche eccezioni, tutte le dimensioni necessarie per la preparazione del provino sono specificate, o diversamente sono indicate le dimensioni minime (vedere sezione 6 Provini di prova di ASTM E8/E8M-25).
Vengono fornite informazioni importanti per la preparazione dei provini, che hanno lo scopo di assicurare che il processo di campionamento e la successiva preparazione dei provini non influenzino il materiale, poiché questo potrebbe a sua volta influenzare i risultati della prova di trazione. Tutte le sezioni che sono state indurite da taglio o punzonatura durante il processo di lavorazione del provino, se influenzano le proprietà, devono essere lavorate di conseguenza. 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.
Provini piatti standard secondo ASTM E8/ E8M
| Provino / materiale | Spessore della lamiera | Tipo di misurazione | ASTM E8 | |
|---|---|---|---|---|
| Provino piatto per prova di trazione "Tipo lamiera"* lamiera, piastre, fili piatti, nastri, rettangoli e profili | Da 0,13 mm a 19 mm [da 0,005 pollici a 0,750 in.] | Base di misura G | 50 mm [2,0 pollici] |  |
| Larghezza (W) | 12,5 mm [0,5 pollici] | |||
| Provini piatti pesanti "Tipo piatti" lamiera, profilati e materiale piatto | min. 5 mm [0,188 pollici] | Base di misura G | 200 mm [8,0 pollici] | |
| Larghezza (W) | 40 mm [1,5 pollici] | |||
| Provino più piccolo "Provino sottodimensionato" | max. 6 mm [0,250 pollici] | Base di misura G | 25 mm [1,0 pollici] | |
| Larghezza (W) | 6,0 mm [0,25 pollici] |
* per materiali con uno spessore fino a 0,15 mm [0,0059 pollici] si applica la normativa ASTM E345 standard is to be applied
* È possibile utilizzare provini per prove di trazione con carico a perno. Per evitare il cedimento durante la prova di materiali sottili e ad alta resistenza, potrebbe essere necessario utilizzare piastre di irrigidimento alle estremità delle guancette.(vedere la Fig. 8, Sezione 6.3 Tipo di provino lamiera ASTM E8/E8M-25)
Provini rotondi standard secondo ASTM E8 e E8M
| Provini | Tipo di misurazione | ASTM E8 (4x diametro) | ASTM E8M (5x diametro) | |
|---|---|---|---|---|
| Provino standard "Provino 1" | Base di misura G | 50,0 mm [2,000 pollici] | 62,5 mm [2,500 pollici] |  |
| Diametro D | 12,5 mm [0,500 pollici] | |||
| Raggio del filetto R min. | 10,0 mm [0,375 pollici] | |||
| Lunghezza parallela A (lunghezza della sezione ridotta) | 56,0 mm [2,25 pollici] | 75,0 mm [3,0 pollici] | ||
| Provini di piccole dimensioni in proporzione ai provini standard | ||||
| "Provino 2" | Base di misura G | 36,0 mm [1,400 pollici] | 45,0 mm [1,750 pollici] | |
| Raggio del filetto R min. | 8,0 mm [0,25 pollici] | |||
| Diametro D | 9,0 mm [0,350 pollici] | |||
| Lunghezza parallela A (lunghezza della sezione ridotta) | 45,0 mm [1,75 pollici] | 54,0 mm [2,0 pollici] | ||
| "Provino 3" | Base di misura G | 24,0 mm [1,000 pollici] | 30,0 mm [1,250 pollici] | |
| Diametro D | 6,0 mm [0,250 pollici] | |||
| Raggio del filetto R min. | 6,0 mm [0,188 pollici] | |||
| Lunghezza parallela A (lunghezza della sezione ridotta) | 30,0 mm [1,25 pollici] | 36,0 mm [1,4 pollici] | ||
| "Provino 4" | Base di misura G | 16,0 mm [0,640 pollici] | 20,0 mm [0,800 pollici] | |
| Diametro D | 4,0 mm [0,160 pollici] | |||
| Raggio del filetto R min. | 4,0 mm [0,156 pollici] | |||
| Lunghezza parallela A (lunghezza della sezione ridotta) | 20,0 mm [0,75 pollici] | 24,0 mm [1,0 pollici] | ||
| "Provino 5" | Base di misura G | 10,0 mm [0,450 pollici] | 12,5 mm [0,565 pollici] | |
| Diametro D | 2,5 mm [0,113 pollici] | |||
| Raggio del filetto R min. | 2,0 mm [0,094 pollici] | |||
| Lunghezza parallela A (lunghezza della sezione ridotta) | 16,0 mm [0,625 pollici] | 20,0 mm [0,75 pollici] | ||
Un'attenzione particolare è posta sulla velocità di prova. ASTM E8 e ASTM E8M definiscono cinque modi diversi per stabilire le velocità di prova. Questi sono:
- Indice di deformazione del provino
- Indice di sollecitazione del provino
- Velocità traversa
- Il tempo trascorso per completare una parte o l’intera prova
- Velocità della traversa libera (velocità di spostamento della traversa della macchina di prova quando non è sotto carico)
Per la determinazione delle cosiddette proprietà di snervamento, cioè la resistenza allo snervamento, l'allungamento al punto di snervamento e l’offset del limite elastico, in breve tutti i valori caratteristici relativi al cambiamento del comportamento del materiale da elastico a plastico, è importante definire un controllo adeguato della velocità di prova. Perché, nel caso dei materiali metallici, questi valori possono essere significativamente dipendenti dalla velocità di prova effettiva, e di conseguenza quest’ultima deve essere mantenuta entro le tolleranze specificate. ASTM E8 e ASTM E8M descrivono tre diversi metodi di controllo. Sono designati come metodo A, B e C.
Metodo di controllo B:
Metodo consigliato | Metodo di controllo C:
| Metodo di controllo A:
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Il metodo C si basa su una velocità costante della traversa.
- La velocità della traversa deve essere regolata e mantenuta costante in modo che la lunghezza parallela iniziale del provino subisca una deformazione di 0,015 ± 0,003 in/in/min mm/mm/min
- Questo metodo C è consigliato quando il materiale non si deforma in modo continuo.
- Il metodo C è destinato alle macchine prive di controlli digitali o di sistemi di azionamento di alta qualità, ma non è più considerato aggiornato allo stato della tecnica.
Il metodo A si basa sull'aumento della tensione di trazione durante il carico.
Il fattore decisivo è che non si tratta di una prova con controllo della forza. La macchina di prova dovrebbe invece essere utilizzata a una velocità costante della traversa o dell'attuatore che genera un indice di sollecitazione definito nel provino (es. 11 MPa/s). Poiché la formulazione della normativa è talvolta poco chiara, questo requisito viene occasionalmente interpretato in modo errato. In particolare, si presume erroneamente che sia necessario un controllo della forza. Tuttavia, l'uso del controllo della forza può portare a risultati di prova notevolmente distorti e inutilizzabili.
- Nella parte elastica lineare della prova di trazione, ossia all'inizio della prova, si deve ottenere un aumento della tensione nell'intervallo tra 1,15 e 11,5 Mpa/sec (corrispondente a 10.000 e 100.000 psi/min)
- Tuttavia, ASTM E8 e ASTM E8M affermano chiaramente che queste specifiche e il metodo non implicano che l'aumento della sollecitazione deve essere mantenuto costante fino al punto di comportamento plastico o che il controllo closed loop dell'aumento della forza possa essere applicato oltre l'intervallo elastico lineare.
- Nella pratica, il metodo A viene utilizzato per metalli comuni con comportamento elastico relativamente stabile, ad esempio, acciai da costruzione, acciai bonificati o molti metalli non ferrosi, quando non è disponibile un sistema di prova a deformazione controllata. Tuttavia, una regolazione corretta richiede esperienza e una buona conoscenza della rigidità del sistema.
Il Metodo B si basa sul controllo della velocità di deformazione o sull’indice di deformazione (controllo in deformazione) durante l’applicazione del carico.
- La macchina di prova mantiene costante la velocità di deformazione in closed loop utilizzando un estensimetro per fornire continuamente valori di deformazione utilizzati per calcolare l’indice di deformazione
- La norma specifica un indice di deformazione di 0,015 ± 0,006 in./in./min o mm/mm/min, che corrisponde a una tolleranza del 40% nell'impostazione dell’indice di deformazione.
- Viene considerato il metodo preferito per quasi tutti i materiali metallici, in particolare acciai ad altissima resistenza, leghe di alluminio, leghe di titanio, leghe a base di nichel e materiali sensibili alla velocità di deformazione.
Il controllo in deformazione aumenta l'affidabilità dei risultati di prova e garantisce la riproducibilità. I valori caratteristici dei materiali metallici dipendono in larga misura dall’indice di deformazione. Di solito, maggiore è l’indice di deformazione, più alti sono i valori di resistenza. Anche le caratteristiche di leghe e altri prodotti influenzano la dipendenza dall’indice di deformazione.
Il controllo in deformazione closed loop, per il quale viene utilizzato un controllore adattivo per mantenere automaticamente l’indice di deformazione corretto, offre particolari vantaggi:
- Risparmio di tempo: il sistema imposta automaticamente il corretto indice di deformazione, senza l'intervento dell'utente
- Semplicemente affidabile: elimina anche gli errori di impostazione dei parametri
- Precisione: un controller adattivo impedisce il superamento degli indici di deformazione, mantenendoli costanti e ben all'interno dell'intervallo di tolleranza, in modo che la velocità di deformazione rimanga entro i limiti di tolleranza anche in caso di eventi imprevisti.
Questo metodo richiede un sistema di prova dotato di tecnologia di controllo, che tuttavia semplifica notevolmente le operazioni di prova.
