Prove di durezza su materie plastiche secondo ASTM D785 e ISO 2039-1/-2
Le normative ASTM D785 e ISO 2039-1/-2 descrivono i metodi per determinare la durezza delle materie plastiche, gomma dura e materiali di isolamento elettrico realizzati in plastica con un penetratore sferico caricato. Nella norma ISO 2039-1, il valore di durezza è determinato mediante una prova di indentazione sferica. La superficie dell’indentazione, e quindi la durezza, vengono calcolati dalla profondità di indentazione misurata. Le norme ASTM D785 e ISO 2039-2 descrivono i metodi per la determinazione della durezza di indentazione delle materie plastiche mediante un durometro Rockwell.
Il metodo viene utilizzato per determinare la durezza nella gamma macro con una forza di prova compresa tra 49-980,7 N. Si tratta di un metodo di misurazione della profondità, ovvero per determinare il valore di durezza di un provino, si misura la profondità di indentazione permanente creata dal penetratore. Il penetratore è costituito da una sfera in acciaio, con diversi diametri a seconda del metodo di durezza Rockwell.
Indentazione sferica secondo ISO 2039-1 Rockwell secondo ASTM D785/ISO 2039-2 Strumenti di prova Download Richiedi una consulenza
Prova di durezza con indentazione sferica secondo ISO 2039-1
Per la durezza con indentazione sferica secondo ISO 2039-1, la forza totale di prova viene applicata in due fasi. In questo modo si eliminano gli effetti della rugosità della superficie del provino (ad esempio le scanalature sul provino) e gli errori di misura dovuti al gioco della misurazione della profondità di indentazione.
Il penetratore viene prima inserito nel provino da testare con un carico di prova preliminare di 9,8 N fino alla profondità di indentazione h0, dove h0 indica il piano di riferimento (base) per la successiva misurazione della profondità di indentazione (h).
La forza di prova viene quindi applicata per un tempo di esposizione definito dalla norma e viene misurata la profondità di indentazione. La forza di prova deve essere selezionata dai valori 49 N, 132 N, 358 N e 961 N in modo tale che la profondità di indentazione sia compresa nell’intervallo da 0,15 a 0,35 mm dopo 30 s di esposizione. Se al termine del tempo di esposizione della forza di prova viene individuata una profondità di indentazione inferiore a 0,15 mm o superiore a 0,35 mm, la forza di prova deve essere aumentata o diminuita.
L’area di indentazione può essere quindi calcolata mediante la profondità di indentazione misurata h. Successivamente la durezza con indentazione sferica (HB) viene calcolata mediante la formula definita nella norma. Le indentazioni della prova devono essere posizionate in modo che vi sia una distanza sufficiente dal bordo del provino e tra le singole indentazioni della prova (ciascuna superiore a 10 mm).
I carichi di prova elevati e le indentazioni profonde consentono le misurazioni su una grande superficie di prova e, quindi, una forte media del valore misurato. Questo metodo è adatto per la misurazione di plastiche caricate e non caricate.
Rappresentazione del valore di durezza secondo ISO 2039-1
Il valore di durezza della prova su materie plastiche secondo la norma ISO 2039-1 presenta due componenti:
- Un valore numerico di durezza
- Le due lettere maiuscole HB, che stanno per durezza con indentazione sferica (H = durezza; B = indentazione sferica)
Esempio di rappresentazione e lettura di un valore di durezza:
- 45 HB: 45 ... valore di durezza; HB ... durezza con indentazione sferica in Newton per millimetro quadrato (N/mm²)
Prove di durezza Rockwell secondo ASTM D785 e ISO 2039-2
- Le normative ISO 2039-2 e ASTM D785 definiscono diverse scale di durezza Rockwell per prove su materie plastiche.
- Nel metodo Rockwell, la forza totale di prova viene applicata in due fasi. In questo modo si eliminano gli effetti della rugosità della superficie del provino (ad esempio le scanalature sul provino) e gli errori di misura dovuti al gioco della misurazione della profondità di indentazione.
- A differenza della durezza con indentazione sferica secondo la norma ISO 2039-1, dove la profondità di indentazione è misurata sotto carico, il metodo Rockwell misura la profondità di indentazione con un precarico prestabilito. A seconda della rispettiva scala di Rockwell sono disponibili diversi penetratori.
Esecuzione di una prova secondo ASTM D785 e ISO 2039- 2
Quando si determina la durezza delle materie plastiche secondo le norme ISO 2039-2 e ASTM D785, il penetratore viene prima inserito nel provino da testare con il relativo precarico di prova alla profondità di indentazione h0, dove h0 definisce il piano di riferimento (base) per la successiva misurazione della profondità di indentazione permanente (h).
La forza di prova viene quindi applicata per una durata definita dalla norma (alcuni secondi) mentre il penetratore penetra nel provino alla profondità di indentazione massima h1.
Al termine del tempo di applicazione, la forza di prova viene nuovamente ridotta, il penetratore si sposta di nuovo verso l’alto per la componente elastica della profondità di indentazione nella forza di prova totale e resta al livello della profondità di indentazione permanente h. Questo valore è chiamato anche differenza di profondità (differenza tra la profondità di indentazione prima e dopo l'applicazione della forza di prova). Con l’aiuto della profondità di indentazione permanente h, la durezza Rockwell (HR) può essere calcolata secondo una formula definita nella norma utilizzando la scala Rockwell applicata.
ASTM D785 e ISO 2039-2: differenze fra i metodi di prova
La durezza delle materie plastiche secondo le norme ASTM D785 e ISO 2039-2 si differenzia nel diametro della sfera di indentazione e nel livello della forza di prova utilizzato (anche prova di carico).
Scala di durezza Rockwell secondo ASTM D785:
| Scala di durezza Rockwell secondo ASTM D785 | Precarico (kg) | Carico di prova (kg) | Diametro del penetratore |
|---|---|---|---|
| R | 10 | 60 | 0,5000 ± 0,0001 in / 12,700 ± 0,0025 mm |
| L | 10 | 60 | 0,2500 ± 0,0001 in / 6,350 ± 0,0025 mm |
| M | 10 | 100 | 0,2500 ± 0,0001 in / 6,350 ± 0,0025 mm |
| E | 10 | 100 | 0,1250 ± 0,0001 in / 3,175 ± 0,0025 mm |
| K | 10 | 150 | 0,1250 ± 0,0001 in / 3,175 ± 0,0025 mm |
Scala di durezza Rockwell secondo ISO 2039-2:
| Scala di durezza Rockwell secondo ISO 2039-2 | Precarico (N) | Carico di prova (N) | Diametro del penetratore (mm) |
|---|---|---|---|
| R | 98,07 | 588,4 | 12,7 |
| L | 98,07 | 588,4 | 6,35 |
| M | 98,07 | 980,7 | 6,35 |
| E | 98,07 | 980,7 | 3,175 |
Rappresentazione del valore di durezza secondo ASTM D785 e ISO 2039-2
Il valore di durezza secondo ISO 2039-2 e ASTM D785 presenta due componenti:
- Un valore numerico di durezza
- Due lettere maiuscole HR, per durezza secondo Rockwell
Esempio di rappresentazione e lettura di un valore di durezza:
- 65 HR
- 65 ... valore di durezza
- HR … secondo Rockwell
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