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ASTM D638, proprietà di trazione, materie plastiche

La prova di trazione sulle materie plastiche secondo la norma ASTM D638 aiuta a determinare le proprietà meccaniche essenziali, tra cui lo sforzo di trazione, la deformazione, il modulo di trazione, la resistenza alla trazione, allo snervamento e alla rottura Lo standard ASTM D638 non è identico ai suoi analoghi ISO 527-1 e ISO 527-2. Questi standard differiscono per molti aspetti, tra cui la forma e le dimensioni dei provini, la definizione dei risultati delle prove e la procedura di prova stessa. Mentre l'ASTM D638 presenta una caratterizzazione concreta delle proprietà di trazione, il principio guida dello standard ISO 527 è l'alto livello di riproducibilità dei risultati di prova tra laboratori, aziende e stati.

Obiettivi & valori caratteristici Eseguire il test Provini e relative dimensioni condizioni ambientali Requisiti di accuratezza Sistemi di prova FAQ Brochure materie plastiche

Obiettivo e valori caratteristici dei test di trazione secondo ASTM D638

Nel metodo di prova per indagare le proprietà di trazione delle materie plastiche secondo ASTM D638, vengono determinate le proprietà meccaniche del materiale da stampaggio o di un campione prelevato da un'area definita su un componente

I valori caratteristici sono:

  • Resistenza a trazione: forza relativa alla sezione trasversale iniziale del provino
  • Deformazione: variazione della lunghezza con riferimento alla lunghezza iniziale
  • Modulo trazione: gradiente della curva nel diagramma sforzo-deformazione
  • Punto di snervamento: resistenza e deformazione nel punto della curva in cui il gradiente è a zero
  • Punto di rottura: resistenza e deformazione nel momento della rottura del provino
  • Coefficiente di Poisson: coefficiente di contrazione trasversale alla deformazione longitudinale

Test di invecchiamento:

Le prove di trazione secondo ASTM D638 sono un valido strumento per valutare il cambiamento dei valori delle caratteristiche meccaniche di un polimero in seguito all'invecchiamento, alla conservazione a caldo o agli agenti atmosferici. Per questo, i valori caratteristici di un test di trazione sono determinati sia sul prodotto nuovo che dopo periodi di condizionamento e invecchiamento definiti.

Dimensioni provino / tipo provino ASTM D638

I provini usati per le prove secondo ASTM D638 sono così classificati:

  • ASTM D638 Tipo I - Il provino più utilizzato è il dumbbell Tipo I, spessore 3,2 mm (1/8 di pollice) e base di misura 50 mm (2 pollici), è relativamente simile ai comuni spessori dei materiali dei componenti e allo stesso tempo permette una buona accuratezza della misura della deformazione.
  • ASTM D638 Tipo II - Se utilizzando il provino di tipo I non è possibile produrre una frattura nella parte stretta e parallela del provino, ASTM D638 raccomanda l'uso di un provino di tipo II, in cui la misura in questione è significativamente ridotta.
  • ASTM D638 Tipo III - Se attraverso la lavorazione meccanica si riescono a ricavare provini con spessore di materiale superiore a 7 mm, allora si usa il provino di tipo III. Qui, la larghezza della sezione parallela stretta, così come la larghezza della spalla e la lunghezza complessiva, sono potenziate in modo che lo spessore del provino rimanga inferiore alla larghezza. Inoltre, con la lavorazione meccanica è possibile degolare lo spessore di lamierini da 14 mm.
  • ASTM D638 Tipo IV - Il provino di tipo IV è ideale per testare i polimeri molto morbidi (ad esempio la gomma) e viene utilizzato quando si confrontano polimeri morbidi e più rigidi.
  • ASTM D638 Tipo V - Se è disponibile solo una piccola quantità di materiale, o se direttamente dal componente non si riesce a ricavare un provino più grande, allora si deve ricorrere a un provino di tipo V, che è ridotto in ogni dimensione rispetto al tipo I.

L0Base di misura
L Distanza morsa/morsa
l1 Lunghezza della sezione parallela stretta/diametro interno
l2 Distanza tra le sezioni parallele larghe
l3 Lunghezza totale / diametro esterno
b2 Larghezza del provino nell'area della spalla
b1Larghezza del provino nell’area della base di misura
h Spessore provino

Dimensioni provino e tipo provino ASTM D638
Standard Tipo provino Nota l3
mm
l1
mm
b2
mm
b1
mm
h
mm
L0
mm
L
mm
ASTM D638 Tipo I Provino preferibile per
plastiche rigide
≥165 57±0,5 19+6,4 13±0,5 3,2±0,4 50±0,25 115±5
ASTM D638 Tipo II Preferibile quando il tipo I non si
rompe nella sezione trasversale stretta
≥183 57±0,5 19+6,4 6±0,5 3,2±0,4 50±0,25 135±5
ASTM D638 Tipo III Per campioni di spessore superiore a 7 mm
(plastiche rigide e morbide)
≥246 57±0,5 29+6,4 19±0,5 7 ... 14 50±0,25 115±5
ASTM D638 Tipo IV Per il confronto tra plastiche rigide e
morbide
≥115 33±0,5 19+6,4 6±0,05 3,2±0,4 25±0,13 65±5
ASTM D638 Tipo V Provini piccoli ricavati da componenti ≥63,5 9,53 9,53+3,1 3,18±0,5 3,2±0,4 7,62 25,4±5

 

Esecuzione del test di trazione secondo ASTM D638 con il programma di prova testXpert

La prova di trazione è uno dei test più eseguiti quando si tratta di prove meccaniche su plastiche e polimeri. La procedura conforme allo standard è descritta in dettaglio nella norma ASTM D638. Le istruzioni passo-passo eliminano la necessità di leggere tutte le pagine della norma e mostrano come sia facile eseguire il test con il 100% di conformità utilizzando il testXpert.

ASTM D638 in soli 6 passaggi con il software testXpert

Il software di prova testXpert III è la soluzione ideale per tutti i requisiti di prova. Sia la ISO 527-1/ISO 527-2 che la ASTM D638 definiscono i metodi di prova per le prove di trazione. Pur essendo tecnicamente equivalenti, le prove eseguite seguendo queste norme non forniscono risultati pienamente comparabili, in quanto la forma dei provini, la velocità di prova e la determinazione dei risultati sono diversi fra loro per svariati aspetti. Con testXpert, ZwickRoell fornisce un programma di prova standard preconfigurato, che garantisce il rispetto dei requisiti ASTM D638. Tutte le impostazioni necessarie per eseguire il test in conformità alla norma ASTM D638 sono già state configurate.

Software di prova testXpert Programma di prova standard testXpert

ASTM D638: inizia subito la prova con testXpert

La semplicità e l'efficienza dei test secondo la norma ASTM D638 garantiscono anche un rapido inserimento dei nuovi dipendenti:

  • Tutti i valori e i parametri caratteristici definiti nella norma ASTM D638 sono già salvati nel programma di prova standard ASTM D638. La conformità alla norma è garantita eliminando l'oneroso compito di dover studiare lo standard.
  • Gli utenti sono guidati passo dopo passo attraverso il test. Gli unici compiti che vedono sullo schermo sono relativi alle loro specifiche competenze, il che è possibile grazie alla funzione user management. Questo garantisce un rapido addestramento per i nuovi dipendenti. Tutti gli utenti eseguono in modo affidabile il test secondo la norma ASTM D638, senza dimenticare alcun passaggio.
  • La massima efficienza dei test è ottenuta grazie al collegamento di dispositivi periferici: Quando le dimensioni del campione dal micrometro vengono inviate direttamente al software di prova, si risparmia tempo e si evitano errori di immissione.

Software di prova testXpert Eseguire una prova in 6 passaggi con il testXpert

Requisiti accuratezza macchina di prova secondo ASTM D638

Le macchine di prova misurano due valori fondamentali: forza e deformazione. Nell'ambito della taratura periodica rispetto a un apparecchio di misurazione basato su standard nazionali, è stato dimostrato che questi valori misurati raggiungono il livello di precisione stabilito negli standard di prova in intervalli definiti.

Misurazione forza (ASTM E4)


La normativa ASTM D638 richiede un’accuratezza di misurazione dell'1% per il valore misurato. Questo requisito viene verificato con una taratura secondo ASTM E4 per l'intero campo di misurazione della cella di carico. La qualità di un sistema di misurazione della forza è quindi definita in particolare dall'ampiezza del campo di misurazione su cui l’accuratezza può essere raggiunta. Le macchine di prova ZwickRoell possono raggiungere l’accuratezza di misurazione richiesta da ASTM E4 a partire da 1/1000 del loro campo di misurazione. Ciò significa che è possibile misurare i valori del modulo e dello stress a trazione di molti materiali con la stessa configurazione di prova senza doverla modificare.

Misurazione della deformazione (ASTM E83)


I valori da misurare includono: corsa della traversa, variazione della distanza di serraggio e allungamento del provino misurato direttamente.

Per la misurazione della corsa della traversa, ASTM D638 richiede un’accuratezza di ± 10% rispetto al valore misurato. La corsa della traversa è utilizzata soprattutto per la determinazione della deformazione nominale a rottura, per cui le distanze da misurare sono relativamente grandi.

Il modulo di trazione viene determinato con estensimetri a misurazione diretta. L'errore consentito nella determinazione della deformazione è stabilito in 0,0002 [mm/mm]. Ciò corrisponde a un errore di deformazione dello 0,02% o, con una base di misura di 50 mm, a un errore di spostamento consentito di 0,01 mm.

Per la misurazione dei punti di snervamento e degli allungamenti ridotti fino al 20% circa, la norma ASTM D638 richiede la conformità con la classe C secondo ASTM E83. Per allungamenti fino al 10%, ciò significa un valore di errore massimo consentito nella determinazione della deformazione pari a 0,001 [mm/mm], che corrisponde allo 0,1% di allungamento. Per la misurazione di allungamenti superiori, l'errore relativo del rispettivo valore misurato non può superare il ± 1%.

Per la misurazione di allungamenti superiori al 20%, la norma ASTM D638 permette un errore di misurazione relativo del ± 20%, che può essere ottenuto anche tramite estensimetri relativamente semplici.

Requisiti di condizionamento e condizioni ambientali definite secondo ASTM D638

  • Per la comparabilità dei risultati di prova è di grande importanza il rispetto delle condizioni ambientali e di condizionamento in relazione a temperatura e umidità.
  • Le specifiche per la durata del condizionamento si trovano solitamente all'interno delle normative per le plastiche da testare. Inoltre, i provini utilizzati per test su materiali da stampaggio devono essere tenuti in "atmosfera standard" per almeno 16 ore prima della prova.
  • Se le prove vengono eseguite in atmosfera standard, questo si riferisce a un clima normale definito, specificato nella ASTM D618.

  • Le tolleranze corrispondono alla classe 2. Le tolleranze sono dimezzate per la classe 1.
  • La temperatura ambiente si riferisce ad un range di temperatura più ampio, tra 18 °C e 28 °C.
  • È possibile inoltre eseguire prove ad alte o basse temperature, per le quali è possibile stabilire requisiti diversi

ASTM D638 Prove di trazione a temperature basse o elevate

Prove su plastica in camera climatica -80 °C ... +250 °C.

Lo standard prevede la misurazione dei provini a temperatura condizionata secondo il metodo A dell'ASTM D618. Lo standard ASTM D638, tuttavia, consente deviazioni nei requisiti di condizionamento e misurazione, in modo che le prove possano essere eseguite anche a temperature basse o elevate secondo questo standard.

Per le prove di trazione su materie plastiche secondo la norma ASTM D638 a temperature basse o elevate, ZwickRoell fornisce anche una camera climatica. L'intervallo di temperatura può essere regolato da -80 °C a +360 °C. Il sistema completamente integrato garantisce un funzionamento efficiente, affidabile e semplice durante l'esecuzione delle prove di trazione. Con la soluzione door-in-door, il consumo di azoto e la formazione di ghiaccio sono significativamente ridotti durante i test a basse temperature, in modo che i test possano essere eseguiti in modo più economico.

Prove aggiuntive per la caratterizzazione dei materiali da stampaggio

Prove di trazione secondo la ISO 527
ISO 527-1, ISO 527-2, ASTM D638
La prova di trazione secondo la norma ISO 527 -2 fornisce le proprietà meccaniche fondamentali quali: resistenza a trazione, deformazione, modulo di trazione, punto di snervamento, punto di rottura, coefficiente di Poisson.
a Prove di trazione secondo la ISO 527
Prove di trazione ad alta velocità
ISO/CD 22183, ISO 18872, SAE J 2749
La determinazione delle curve sforzo-deformazione con alti tassi di deformazione fornisce dati per le simulazioni del crash, per esempio in fase di costruzione di veicoli.
a Prove di trazione ad alta velocità

FAQ - ASTM D638

Lo standard ASTM più comune per le prove di trazione sulle materie plastiche è l'ASTM D638. Viene utilizzato per determinare le proprietà di trazione delle materie plastiche a scopo di controllo, caratterizzazione qualitativa e ricerca e sviluppo. Definisce le configurazioni di prova, la forma e le dimensioni dei provini e la procedura di prova da seguire. Le proprietà dei materiali determinate con l'ASTM D638 comprendono la resistenza alla trazione, l'allungamento del provino, i valori di deformazione, il modulo di elasticità e la possibilità di determinare l’indice di Poisson a temperatura ambiente.

Per informazioni più dettagliate, consultare la normativa completa: ASTM D638:

La resistenza alla trazione delle materie plastiche si determina essenzialmente misurando la sollecitazione necessaria a provocare la rottura o lo snervamento di un campione in plastica. La norma, quindi, fa una distinzione tra il punto di snervamento e la resistenza alla rottura. Queste caratteristiche che definiscono i materiali plastici sono generalmente investigate nella ricerca e sviluppo e per il controllo della qualità. La resistenza alla trazione delle materie plastiche viene determinata utilizzando una macchina di prova, che tira il provino fino a rottura, misurando e calcolando i valori critici. Nella maggior parte dei casi, questi test vengono eseguiti secondo ASTM D638, che specifica la forma e le dimensioni del provino da testare, fornisce le specifiche della macchina e descrive la procedura di prova.

ASTM D638 descrive le prove di trazione sulle materie plastiche. Si applica per misurare le proprietà di trazione, tra cui il modulo di trazione, il carico di snervamento, la deformazione di snervamento, la resistenza alla trazione e la deformazione a rottura. Queste proprietà sono importanti per la determinazione e il confronto delle materie plastiche e dei composti plastici, nonché per la garanzia della qualità.

Per le plastiche fragili e per quelle che non presentano un punto di snervamento, la deformazione a rottura viene misurata direttamente con un estensimetro meccanico o non a contatto. Nel caso dei materiali termoplastici che presentano un punto di snervamento, la deformazione nominale a rottura viene misurata attraverso lo spostamento dell’afferraggio.

La resistenza alla trazione è la massima sollecitazione di trazione che un provino può raggiungere durante un test di trazione. Questa resistenza alla trazione può verificarsi al punto di snervamento, in tal caso si parla di resistenza alla trazione al punto di snervamento. Se la resistenza alla trazione si verifica poco prima della rottura del provino, si parla di resistenza alla trazione a rottura.

La normativa ASTM D882 viene applicata per le prove di trazione su film e fogli di plastica con spessore fino a 1 mm. A tal fine, esistono campioni speciali e un metodo di prova che risponde ai requisiti specifici per il test sui film.

I materiali plastici rinforzati con fibre lunghe, come il GRC o il CRC, sono sottoposti a prove di trazione secondo la norma ASTM D3039. Questi materiali possono avere proprietà molto diverse a seconda della direzione e della struttura del laminato o del tessuto. Pertanto, spesso richiedono campioni e metodi di prova particolari.

ASTM E132 specifica un metodo di prova adeguato per misurare l’indice di Poisson a temperatura ambiente. Tuttavia, nel caso delle materie plastiche non rinforzate, si può utilizzare, ai fini del calcolo, un valore fisso, in quanto è sostanzialmente costante.

Lo standard prevede la misurazione dei provini a temperatura condizionata secondo il metodo A dell'ASTM D618. Lo standard ASTM D638, tuttavia, consente deviazioni nei requisiti di condizionamento e misurazione, in modo che le prove possano essere eseguite anche a temperature basse o elevate secondo questo standard.

Lo standard ASTM D638 riguarda la determinazione delle proprietà di trazione, compresa la resistenza alla trazione di plastiche non rinforzate e rinforzate. Altri standard comuni utilizzati per testare la resistenza alla trazione sono ASTM E8/ASTM E8M per i metalli, ASTM D412 per la gomma e gli elastomeri e ASTM D3039 per i compositi rinforzati con fibre.

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  • Product information: Afferraggi a vite, Fmax 5 kN / 10 kN PDF 485 KB
  • Product information: Afferraggi pneumatici, Fmax 10 kN/20 kN PDF 2 MB
  • Brochure settore industriale: Materie plastiche e gomma PDF 9 MB
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