Vi siete mai chiesti come la precisione dei test di allungamento dei metalli influisca sulle prestazioni dei materiali? Questo articolo analizza i vari parametri di allungamento, l'importanza di selezionare estensimetri adeguati e i metodi per migliorare la precisione delle misure. Comprendendo questi aspetti, è possibile garantire risultati affidabili nella valutazione delle proprietà meccaniche dei metalli. Immergetevi per scoprire come ridurre al minimo gli errori e ottimizzare il processo di prova per una migliore valutazione dei materiali.
L'allungamento e la riduzione dell'area dei materiali metallici possono fornire indicazioni specifiche sulle caratteristiche dei materiali.
L'allungamento è un concetto ampio che comprende vari parametri come l'allungamento totale alla massima forza (allungamento uniforme), l'allungamento dopo la frattura, l'allungamento al punto di snervamento, l'allungamento plastico alla massima forza, l'allungamento totale alla frattura, ecc. Ognuno di questi parametri riflette diverse caratteristiche del materiale.
Per esempio, l'allungamento dopo la frattura considera la capacità di deformazione plastica uniforme e la capacità di deformazione locale (necking) di materiali metallici, mentre l'allungamento totale della forza massima (allungamento uniforme) riflette più accuratamente la capacità di deformazione plastica uniforme dei materiali metallici con caratteristiche di indurimento da deformazione rispetto all'allungamento dopo la frattura.
Pertanto, l'allungamento è ampiamente utilizzato come indice cruciale per misurare la proprietà meccaniche del metallo materiali.
Questo articolo illustra gli aspetti principali dell'utilizzo dei comuni estensimetri nelle prove di trazione. Evidenzia le differenze e gli effetti dei diversi strumenti durante il processo di prova ed esamina i metodi per migliorare la precisione della prova di allungamento dei metalli, rispettando al contempo i requisiti di precisione della norma per i risultati della prova.
L'allungamento è un elemento di prova convenzionale per i materiali metallici nelle agenzie di prova di terze parti. La prova di trazione per i materiali metallici viene condotta utilizzando una macchina di prova universale controllata da un microcomputer. L'allungamento dei materiali viene determinato misurando la deformazione permanente del materiale alla rottura.
Tuttavia, esistono diversi metodi per misurare la deformazione.
Per garantire l'accuratezza del processo di analisi e ottenere risultati corretti, è necessario prestare attenzione ai seguenti aspetti.
I materiali da testare possono essere ampiamente suddivisi in metalli e non metalli, e le condizioni prodotte da questi materiali durante il processo di trazione sono diverse.
Mentre alcuni nonmateriali metallici Sebbene i materiali metallici presentino una buona tenacità e producano vibrazioni minime durante la frattura, consentendo così l'uso di un estensimetro a pinza per garantire l'accuratezza della prova, alcuni materiali metallici producono vibrazioni significative al momento della frattura. Queste vibrazioni possono provocare uno spostamento incontrollabile dell'estensimetro a pinza, con conseguenti imprecisioni nei risultati delle prove.
Per misurare l'allungamento dopo la frattura dei materiali metallici, i campioni fratturati vengono giuntati insieme e per misurare la deformazione finale si utilizza un calibro a corsoio. Tuttavia, a causa del processo di deformazione irregolare della frattura del metallo, possono verificarsi degli spazi vuoti nella giunzione, con il risultato di un valore approssimativo vicino alla deformazione reale.
Ignorare l'influenza delle deformazioni irregolari e delle lacune di giunzione può influire significativamente sull'accuratezza della prova. Inoltre, il rilevatore potrebbe non essere in grado di garantire il posizionamento preciso del calibro e del punto di riferimento a causa della limitazione della risoluzione dell'occhio umano, e la localizzazione della frattura influirà significativamente sull'accuratezza della prova.
Pertanto, l'accuratezza dei test di allungamento dopo la frattura è in genere molto inferiore a quella del calibro. I laboratori di solito utilizzano un calibro con una precisione di 0,02 mm per ridurre gli errori di misura.
Altri parametri, come l'allungamento del punto di snervamento, la forza massima, l'allungamento totale, ecc. serraggio estensimetro.
Nella verifica delle proprietà meccaniche dei materiali metallici, gli estensimetri sono spesso utilizzati per misurare la deformazione del materiale.
Attualmente esistono tre tipi comuni di estensimetri: meccanici, ottici ed elettromagnetici. Tra questi, gli estensimetri meccanici sono i più diffusi e possono essere ulteriormente classificati in estensimetri a grande deformazione, metallici e completamente automatici.
Per misurare la deformazione, questi estensimetri devono essere fissati alla superficie del campione. Gli estensimetri metallici richiedono un elastico per l'installazione e il fissaggio e occorre tenere presenti i tre punti seguenti:
In primo luogo, l'elastico deve avere un'elasticità moderata ed essere allungato a circa 80% della sua lunghezza massima o circa quattro volte la sua lunghezza originale prima dell'uso.
In secondo luogo, l'avvolgimento deve essere diritto e la forza risultante dell'avvolgimento deve essere perpendicolare al campione e in linea retta con il bordo del coltello. In caso contrario, si verificherà una forza componente che tirerà il braccio dell'estensimetro e causerà una rotazione inaspettata, che avrà un impatto diretto sulla direzione della curva di prova.
In terzo luogo, la distanza del calibro deve essere accurata. Durante l'installazione, assicurarsi che i due bracci dell'estensimetro siano aperti verso l'asta di posizionamento senza pressione, lasciando uno spazio di circa 1 mm.
In genere, gli estensimetri per grandi deformazioni sono progettati specificamente per materiali non metallici con grande elasticità, come la gomma. Questi estensimetri possono misurare deformazioni fino a 80 cm con una precisione di 0,008 mm.
La deformazione massima che può essere misurata con gli estensimetri metallici è solitamente di 25 mm, con una precisione di prova di 1,5μm.
Questi due tipi di estensimetri sono attualmente i più utilizzati, grazie alla loro elevata economicità e all'ampia gamma di applicazioni.
Tuttavia, presentano anche alcune limitazioni:
L'estensimetro a reticolo vanta una precisione rapida e ad alta risoluzione, in grado di raggiungere 1 μm. Attualmente è considerato il miglior strumento per la misurazione dell'allungamento.
Tuttavia, il prezzo relativamente elevato di tali estensimetri fa sì che non siano tipicamente inclusi come dotazione standard nei dispositivi di misura generali.
L'estensimetro è un dispositivo fondamentale che misura la deformazione assiale e radiale tra le lunghezze dei provini.
I parametri tipici misurati con un estensimetro sono, tra gli altri, l'allungamento, il rapporto di Poisson, l'indice di indurimento a trazione, il rapporto di deformazione plastica.
L'uso di strumenti e metodi adeguati durante il processo di misurazione può ridurre al minimo gli errori di misura. È importante non solo dare priorità all'accuratezza degli strumenti di prova, ma anche seguire metodi di prova standardizzati durante il processo di prova vero e proprio.
Fig. 1 Aspetto di due tipi di estensimetri comuni
Attualmente, due tipi di estensimetri sono comunemente utilizzati nei laboratori: gli estensimetri a grande deformazione e gli estensimetri metallici, come illustrato nella Fig. 1.
Gli estensimetri metallici hanno una lunghezza del calibro (lunghezza del calibro originale) di 25, 50 e 100 mm e possono sopportare una deformazione di 10 mm.
Quando si misura l'allungamento dopo una frattura del metallo, non è consigliabile utilizzare un estensimetro, poiché la frattura produce molte vibrazioni che possono compromettere la precisione dell'estensimetro. Gli estensimetri dovrebbero essere utilizzati solo per misurare l'allungamento prima della frattura, come l'allungamento al punto di snervamento.
L'estensimetro a grande deformazione ha una deformazione massima di 80 cm e la lunghezza del calibro originale può essere regolata secondo le necessità. Questo tipo è ideale per misurare l'allungamento di plastica, gomma e nastro. Tuttavia, i campioni sottili come l'involucro di plastica non sono adatti a causa del peso morto dell'estensimetro, che può danneggiare il campione quando viene bloccato.
La misurazione manuale con i calibri ha una precisione di 0,02 mm, mentre la precisione della misurazione con l'estensimetro è di 0,0015 mm, più di dieci volte superiore.
Tuttavia, nel GB/T 228.1-2010, i risultati delle prove richiedono l'arrotondamento dell'allungamento del punto di snervamento a 0,1% e degli altri allungamenti, compreso l'allungamento dopo rottura, a 0,5%. I risultati finali di entrambi i metodi sono quasi identici dopo l'arrotondamento.
Pertanto, è evidente che quando l'accuratezza dell'apparecchiatura soddisfa i requisiti necessari, l'accuratezza della prova sarà influenzata dall'accuratezza dell'estensimetro.
(1) Attualmente è disponibile sul mercato un numero crescente di estensimetri, la cui precisione sta migliorando.
Tuttavia, ogni estensimetro ha i suoi limiti e il suo utilizzo, che sono abbastanza ovvi.
Pertanto, è essenziale comprendere le caratteristiche di misura dell'estensimetro utilizzato nel test, utilizzarne ragionevolmente i vantaggi, evitarne i limiti e scegliere gli strumenti di misura più adatti in base alle diverse voci del test.
(2) L'estensimetro ha un impatto significativo sui risultati di misura dell'allungamento del metallo. Tuttavia, non è l'estensimetro ad alta precisione che può garantire risultati di prova precisi.
Per ottenere risultati precisi, è necessario scegliere strumenti di misura adeguati in base ai diversi materiali di prova.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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