- RESILIENZA -

GENERALITA'

Fa parte delle sollecitazioni dinamiche, e si tratta di una prova che analizza la sollecitazione dinamica di urto.

La prova di resilienza consiste nel rompere con un solo colpo, con una mazza a caduta pendolare (pendolo di Charpy), una provetta intagliata nella sua metàe appoggiata su due sostegni.

La resilienza è data dal lavoro di rottura (in Joule) per provette a taglio a " V "; per le altre dal quoziente tra il lavoro di rottura e l'area della sezione della provetta nel piano di simmetria dell'intaglio.

Un materiale con bassa resilienza è fragile.

MACCHINA USATA PER LA PROVA

Il macchinario si basa sul pendolo di Charpy che urta dopo una caduta contro una provetta.

Il pendolo di Charpy formato da: una incastellatura completa di basamento, una mazza, appoggio per la provetta, un dispositivo misuratore.

La mazza deve avere una energia all'impatto di 300 J 10 J energia data dalla formula.

Am = M g H [J]

In cui M è la massa della mazza, g accelerazione di gravità, H altezza di caduta

La mazza viene bloccata nello sgancio e fatta oscillare una volta senza la provetta per misurare l'energia che essa perde per gli attriti interni, attriti date dalle parti meccaniche in movimento.

Il risultato della prima corsa è utile dato che va sommato ai seguenti risultati.

Questa machina si basa infatti sulla misurazione della energia che si perde dopo che il pendolo urta e erompe la provetta.

PROVETTE

Le provette per questa macchina sono di sezione quadrata, 10 10 [mm] e di lunghezza 55 [mm].

Al loro centro viene fatto tramite una apposita broccia un intaglio che indebolisce e innesca la rottura in un punto ben determinato.

Le provette unificate sono di tre tipi: Mesnager, Charpy, con intaglio a V.

È abbastanza importante sapere il modo con cui è stata ottenuta la provetta per analizzare il senso di laminazione del provino e analizzare gli eventuali risultati.

La rottura della provetta avviene per Urto-Flessione

ALTRE PROVE

Prova Izod, usata in Inghilterra, dispone la provetta a sbalzo, la resilienza del materiale viene calcolata dividendo l'energia persa dalla mazza per la superficie della provetta.

Prova di trazione urto con un altro speciale pendolo che monta una provetta filettata il cui baricentro è spostato indietro sull'innesco della rottura, al contrario della prova normale in cui il baricentro del pendolo è al centro del dente di impatto.

OSSERVAZIONI

Lo svolgimento della prova si è svolto in modo consueto, dopo avere centrato la provetta con un centratore veniva sganciato il pendolo che colpiva la provetta e la rompeva. 

Un importante fatto che abbiamo notato è stato la variazione di temperatura a cui veniva effettuata la prova per farci capire come con il variare della temperature della provetta vari anche la sua resilienza.

Più il pezzo era freddo più la sua resilienza diminuiva, questo fatto ci fa intendere come con il variare della temperatura vari la resilienza e quindi la fragilità del materiale.

Le prove svolte sono state svolte a 20°C, 0°C,-30°C,-60°C.

Queste inusuali temperature sono state fatte con l'ausilio di un frigo speciale e con l'uso di anidride carbonica immersa nell'acetone, liquido con temperatura di fusione molto bassa.

La resilienza di un materiale dipende fortemente dal tipo di intaglio con cui è stata effettuata la prova. Esistono quindi delle tabelle di conversione che derivano il valore della resilienza in base al tipo di intaglio. L'empiricita della prova di resilienza è data dal breve tempo in cui avviene la prova e dalla ripartizione dell'urto. La presenza di un intagli della provetta favorisce si la rottura ma ne evita l'utilizzo nella realtà, infatti quando si progettano pezzi meccanici si preferisce evitare la presenza di inneschi alla rottura

TENACITA' DI UN' ACCIAIO

La tenacità di un acciaio dipende dal: Carico di rottura a trazione; Allungamento percentuale; Resilienza.

Quindi solo se le tre caratteristiche sono elevate un acciaio si può considerare tenace.

Spesso si considera l'indice di fragilità r l'inverso della resilienza.

r = 1/KU

Le prove fatte in laboratorio sono state svolte su tre diversi tipi di materiali: anticorodal (lega di alluminio); Fe 330; C40.

Le temperature erano 20°C, 0°C,-30°C,-60°C.

I valori di Kv cioè intaglio a V, per la lega di alluminio sono stati derivati come quelli di Ku per gli acciai.

Dalla tabella si può notare una discrepanza sul valore di Kv a -60° del Fe330 che non può essere maggiore di 8, valore ottenuto a -35°.

MODALITA' DELLA PROVA

La misura del lavoro assorbita per la rottura si deduce per differenza tra l'energia potenziale della mazza prima della caduta e quella nel punto più alto della sua risalita, dopo l'urto.

È prescritto che la velocità della mazza al momento dell'urto sia di 5,0÷5,5 m/s. per le prove sull'acciaio l'energia disponibile deve essere 300 ± 10 J; per i metalli non ferrosi di bassa resilienza 70 ± 2 J.

DATI PROVA RESILIENZA

DATI PRIMA PROVA:

- Sezione Provinio: 8 x 8 mm

- energia iniziale: 5 Kgm

- energia finale: 3,1 Kgm

- angolo di inclinazione: 74°

- raggio: 380 mm

- altezza iniziale : 737 mm

- peso mazza :  6,784 mm

CALCOLI:

K = L_a/S

L_a = P[ H - R (1 - cos α)] = 31200 N → 3120 Kg

S = 8 x 8 = 64 mm² → 0.64 cm²

K = 31200/0.64 = 48750 N/cm²

DATI SECONDA PROVA:

- Sezione Provinio: 6 x 6 mm

- energia iniziale: 5 Kgm

- energia finale: 0.95 Kgm

- angolo di inclinazione: 124°

- raggio: 380 mm

- altezza iniziale : 737 mm

- peso mazza :  6,784 mm

CALCOLI:

L_a = P[ H - R (1 - cos α)] = 11320 N → 1132 Kg

S = 6 x 6 = 36 mm² → 0.36 cm²

K = 11320 /0.36 = 31470 N/cm²