Resistenza all'impatto Charpy e resistenza all'impatto con intaglio su materie plastiche secondo le norme ISO 179-1 | ISO 179-2

La prova d'impatto Charpy e la prova di all’impatto con intaglio secondo ISO 179-1 e ISO 179-2 forniscono valori caratteristici relativi alla resistenza all'impatto ad alte velocità di deformazione sotto forma di un valore di energia superficiale. I test sono di solito eseguiti in condizioni climatiche normali o a basse temperature.

Le applicazioni includono:

• La comparazione di diversi materiali da stampaggio
• La creazione di schede di materiale, ad esempio secondo ISO 10350-1
• Il monitoraggio delle tolleranze nell'ambito dei controlli dell’accettazione delle merci e della garanzia della qualità
• I test su parti finite sulla base di provini lavorati
• La misurazione degli effetti dell'invecchiamento
• Le prove meccaniche della frattura

Paragonato al metodo Izod, il metodo Charpy oltre a vantare un ampio range di applicazioni, è più adeguato a testare i materiali soggetti a fratture per scorrimenti interlaminari o per effetti superficiali.

Inoltre, il metodo Charpy offre dei vantaggi nelle prove a basse temperature. Poiché i supporti del provino sono più lontani dall'intaglio, si evita un rapido trasferimento di calore alle aree critiche del provino, semplificando il processo di raffreddamento in un dispositivo di raffreddamento esterno e la successiva immissione nello strumento di prova.

• I pendoli per prove di impatto, descritti nel dettaglio nella ISO 13802, sono utilizzati per le prove di impatto convenzionali Charpy non strumentate secondo ISO 179. Questo garantisce un'elevata riproducibilità delle prove effettuate tra diversi strumenti, laboratori, operatori e luoghi.
• Il principio di misurazione si basa su un martello da impatto, con capacità energetica e altezza di caduta definite, che trasferisce parte della sua energia cinetica quando colpisce il campione. Di conseguenza, il martello non ritorna alla sua altezza di caduta originale dopo l'impatto. La differenza di altezza misurata tra quella di caduta e quella di risalita è quindi la misura dell'energia assorbita. Stabilendo l'altezza di caduta, si definisce anche la velocità d'impatto in modo che le prove possano essere eseguite con tassi di deformazione riproducibili.
• Ogni mazza del pendolo può essere utilizzata nel range che va dal 10% all' 80% della sua energia nominale potenziale iniziale. Se più martelli soddisfano questo requisito per un dato materiale - che è di solito il caso di aree di lavoro sovrapposte di diversi martelli - viene scelto il martello con la più alta energia potenziale iniziale. Questo assicura che la perdita di velocità durante l'impatto sia ridotta al minimo.
• Questo tipo di misurazione implica che tutte le perdite di energia siano attribuibili al campione. È quindi importante minimizzare, correggere o eliminare completamente tutte le cause esterne di errore. Per quanto concerne le perdite di attrito che inevitabilmente si verificano a causa della resistenza dell'aria e a livello dei cuscinetti del martello, la norma ISO 13802 contiene specifiche e controlli rigorosi durante le tarature regolari. I valori di correzione sono misurati e assegnati al rispettivo martello. Una massa adeguata e un'installazione senza vibrazioni del pendolo per prove di impatto su un tavolo da laboratorio stabile o su un piano di lavoro fissato a una parete solida sono fondamentali per la qualità della misurazione. Le vibrazioni interne del dispositivo sono ridotte al minimo grazie al suo design. ZwickRoell utilizza martelli con doppia asta in carbonio ad elevata rigidità con una massa ridotta.

Tracciando la sequenza forza tempo, è possibile ottenere con elevata accuratezza il relativo diagramma tramite doppia integrazione usando una tecnologia di misura di alta qualità. I dati acquisiti possono essere usati in svariati modi:

• Valori caratteristici aggiuntivi che migliorano la conoscenza del comportamento del materiale
• Valori caratteristici meccanici della frattura
• Determinazione automatica indipendente dall'operatore del tipo di rottura usando l'analisi della curva forza-spostamento.

Le curve dei valori misurati mostrano sempre le fluttuazioni tipiche. Si tratta di fluttuazioni dei provini con frequenze collegate in modo definito e funzionale alla geometria del provino, alle dimensioni e al valore del modulo del polimero.

Un ulteriore vantaggio significativo della prova d'impatto Charpy strumentata secondo ISO 179-2 è l'ampio intervallo di misurazione. Contrariamente ai pendoli convenzionali, viene misurata la forza invece che l'energia. Poiché l'elettronica di misura consente misurazioni precise fino a 1/100 della forza nominale, l'estremità inferiore dell'energia d'impatto misurabile è solitamente determinata dalla durata della prova e dalla frequenza propria degli elementi di misura. Per questo motivo, è possibile coprire l'intero intervallo di misurazione descritto nella norma ISO 179-2 con due mazze strumentate: una da 5 J per velocità d'impatto di 2,9 m/s e una da 50 J per una velocità d'impatto di 3,5 m/s. Seguendo questo metodo, vengono strumentate anche le prove Izod e le prove d’impatto a trazione.