Relazione prova di trazione (con prova svolta per 4 acciai da bonifica C40 e ottone), Guide, Progetti e Ricerche di Tecnologie di mecaniche, processo e prodotto

Scarica Relazione prova di trazione (con prova svolta per 4 acciai da bonifica C40 e ottone) e più Guide, Progetti e Ricerche in PDF di Tecnologie di mecaniche, processo e prodotto solo su Docsity! D’Amato Emanuele Rocco I.T.I.S. Leonardo Da Vinci – Borgomanero (NO) 2020 pag. 1 Lozzolo, 12.02.2021 Relazione di laboratorio del 28.02.2021 OGGETTO: Relazione prova di trazione. Introduzione: Il giorno 19 febbraio 2021 si è svolta la prova di resistenza a trazione. Essa consiste nel sottoporre un provino di forma e dimensione unificati, a uno sforzo continuo e crescente fino alla sua rottura. Da tale prova si può determinare la resistenza, l’elasticità e la deformabilità tipiche di un materiale. Scopo della prova: La prova di trazione serve a determinare diverse caratteristiche del materiale in esame, tra cui la resistenza meccanica (Rm), il modulo di Young o modulo di elasticità (E), il carico unitario di snervamento, l'allungamento percentuale e la strizione percentuale. La si usa soprattutto per materiali metallici e polimeri. Materiali sottoposti alla prova: I materiali in esame sono:  Acciaio da bonifica EN 10083-1-C40  Acciaio da bonifica EN 10083-1-C40 temprato  Acciaio da bonifica EN 10083-1-C40 ricotto raffreddato ad aria  Acciaio da bonifica EN 10083-1-C40 ricotto raffreddato in forno  Ottone OT 58 CW614N Descrizione della prova teorica: La prova di trazione serve a ricavare molteplici caratteristiche di un materiale, tra cui la resistenza meccanica e il modulo di Young o modulo di elasticità, necessarie per i calcoli di dimensionamento di qualsiasi pezzo meccanico sottoposto a uno sforzo. La macchina utilizzata per la prova di trazione fornisce direttamente una curva, detta curva di trazione, in cui si traccia l’andamento dell’ allungamento al variare dei carichi. D’Amato Emanuele Rocco I.T.I.S. Leonardo Da Vinci – Borgomanero (NO) 2020 pag. 2 Dato il carico massimo Fm (o carico di rottura) che è la massima forza sopportata dalla provetta nel corso della prova, viene definito carico unitario di rottura Rm (o carico unitario massimo o resistenza a trazione) il rapporto tra il carico massimo e l’area della sezione iniziale: 𝑅𝑚 = 𝐹𝑚𝑆0 Dove: Fm: è il carico massimo; 𝑆0 : è l'area iniziale della sezione del provino. L’allungamento unitario è invece pari al rapporto tra la variazione della lunghezza e la lunghezza iniziale. Infatti: 𝜀 = ∆𝐿𝐿0 = 𝐿 − 𝐿0𝐿0 Dove: ε = Allungamento unitario; ∆L = Variazione della lunghezza; L0 = Lunghezza iniziale. Molto importante per la progettazione di pezzi meccanici è anche il Modulo di Young o di elasticità normale (E), una grandezza che definisce il rapporto fra tensione e deformazione nel caso di deformazioni elastiche. Esso si definisce come la costante della legge di Hooke, cioè la relazione di proporzionalità diretta che c’è tra la deformazione e lo sforzo in un materiale elastico sottoposto ad una forza. Infatti: 𝐹𝑙𝑒𝑆0 = 𝐸 ∙ ∆𝐿𝐿0 → 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑡𝑖𝑙𝑖𝑛𝑒𝑜 (𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜) 𝜎 = 𝐸 ∙ 𝜀 → 𝐸 = 𝜎𝜀 Dove: Fle = carico al limite di elasticità; σ = Tensione; ε = allungamento unitario. Diagrammi di trazione I dati per ricavare queste equazioni sono ricavate da un diagramma, ottenuto dalla macchina di prova, composto dallo sforzo o tensione, sull’ asse delle ordinate, e l’allungamento, sull’ asse delle ascisse. Il grafico si divide in 4 zone o punti di interesse: Nella prima parte del grafico (OA) si ha la zona elastica, cioè con una deformazione completamente reversibile che non porta a danni o cricche nel materiale. In questa parte della prova, tutta l’energia che viene applicata al pezzo, affinché nasca un certo allungamento, rimane completamente utile per la fase di ritorno, dove il pezzo riacquista la forma e le dimensioni originarie. L’elasticità é quindi la proprietà che ha un corpo metallico di deformarsi per effetto di un carico esterno e di riacquistare forma e dimensioni originarie quando cessa il carico stesso. Nel tratto OA é valida la legge di Hooke, secondo la quale le deformazioni provocate dalle sollecitazioni sono proporzionali alle sollecitazioni stesse. Nella seconda zona (AC) si ha un comportamento elasto-plastico o di snervamento, dove il materiale si snerva creando delle microcricche al suo interno e quindi subisce un allungamento irreversibile con una caduta di tensione. Essa si divide a sua volta in due metà: D’Amato Emanuele Rocco I.T.I.S. Leonardo Da Vinci – Borgomanero (NO) 2020 pag. 5 Prima di avviare la prova, é necessario applicare un carico minimo in modo che la provetta si assesti negli organi di presa della macchina. I dati dell’intera prova, parametri, tempi e anche il tracciamento del diagramma carico-allungamento sono interamente gestiti da un computer con apposito programma. La durata della prova é compresa tra 2 e 5 minuti. Descrizione dello svolgimento della prova: Materiali e strumenti utilizzati:  Macchina universale Dartek; Svolgimento della prova: La Prova ha avuto inizio costruendo i provini di vari materiali, tramite l’utilizzo di macchine utensili tradizionali e dove necessario sottoposti a trattamento termico. Dopodiché si è passati alla tracciatura dei riferimenti all’interno di L0, utilizzando un bulino. Successivamente il provino è stato assicurato alla macchina tramite un sistema di bloccaggio che ne impedisce la fuoriuscita. Tale sistema è composto da due spessori a forma di “H”, posti alle estremità, mentre al centro sono presenti due staffe con una sede per degli anelli sagomati che impediscono il movimento longitudinale e assiale del pezzo consentendone comunque l’inserimento. Tutto ciò è bloccato da dei chiavistelli che immobilizzano l’apparato. Prima di dare inizio alla prova bisogna applicare un precarico di assestamento sul provino. Dopo questi accorgimenti è stato possibile dare il via alla prova agendo sulle manopole di carico per aumentare la forza di trazione in maniera graduale e calibrata. D’Amato Emanuele Rocco I.T.I.S. Leonardo Da Vinci – Borgomanero (NO) 2020 pag. 6 Il computer e il sistema di tracciamento elettronico dei dati, forniscono in tempo reale i valori di allungamento e carico applicato, oltre che il diagramma di trazione. Dopo la rottura del provino si è proceduto a rilevarne le dimensioni. Risultati della prova: Di seguito sono riportati i certificati delle prove effettuate sui materiali con annesso le curve di trazione.  Acciaio da bonifica EN 10083-1-C40 (fornitura) D’Amato Emanuele Rocco I.T.I.S. Leonardo Da Vinci – Borgomanero (NO) 2020 pag. 7  Acciaio da bonifica EN 10083-1-C40 temprato D’Amato Emanuele Rocco I.T.I.S. Leonardo Da Vinci – Borgomanero (NO) 2020 pag. 10  Ottone OT 58 CW614N D’Amato Emanuele Rocco I.T.I.S. Leonardo Da Vinci – Borgomanero (NO) 2020 pag. 11 Nella tabella riportata sopra, sono presenti le misure rilevate alla fine della prova del diametro minore della strizione, della distanza L0 e della lunghezza della sezione sottoposta a trazione (Lc= 80 mm) Conclusioni Dai grafici si può ricavare il comportamento del materiale. Nel C40 di fornitura si può notare come il tratto del grafico rimane pressoché costante raggiungendo un valore abbastanza elevato fino al collasso dove a seguito della strizione la sua resistenza diminuisce. Il carico unitario di snervamento è pari a 876 N/mm2. Nel C40 temprato invece, dato che si è aumentata la durezza e la fragilità grazie al trattamento termico, si avrà una curva rettilinea molto ripida con una strizione minima e una rottura rapida e istantanea. Il carico unitario di rottura risulta molto elevato uguale a 1196 N/mm2. Nel C40 ricotto raffreddato ad aria e in forno invece il comportamento è simile con una curva caratterizzata da tutti i passaggi di capo (campo elastico, snervamento, campo plastico). L’Rm sarà rispettivamente di 661 e 580 N/mm2 Nell’ ottone, che è un materiale duttile, ha un andamento analogo all’ acciaio da fornitura precedentemente analizzato, ma con un carico strettamente crescente fino alla sua rottura con una rapida e contenuta strizione. Il carico unitario è di 426 N/mm2. All’ inizio di ogni prova è presente una variazione di corsa dovuta all’ assestamento del provino all’ interno della macchina che comporta un allungamento con carico pari a 0. Relazione redatta da D’amato Emanuele Rocco Classe 5B Meccanica