Tensioni residue sui polimeri

Negli ultimi cinquanta anni l’industria della plastica si è enormemente diffusa superando quella dell’acciaio anche per quanto riguarda alcune applicazioni tecniche. Per tale motivo si è reso sempre più necessario possedere una conoscenza sempre più approfondita ed accurata delle tensioni residue indotte dai processi di produzione di questi materiali.

Il metodo estensimetrico del foro per la misura delle tensioni residue può essere applicato a diversi materiali plastici, tra i quali anche i polimeri non rinforzati, con l’introduzione di alcune varianti nel processo di misura. Applicando tale metodo a questi materiali è necessario minimizzare l’influenza di effetti termici e meccanici dovuti sia alla variazione di temperatura che al processo di foratura.

Rispetto ai metalli, i polimeri sono molto sensibili all’influenza della temperatura a causa dei maggiori coefficienti di espansione termica. Dato che non esiste sul mercato una rosetta specifica per questo tipo di materiali, ne viene utilizzata una di compensazione (dummy gage) su un campione privo di tensioni e mantenuta in equilibrio nello stesso ambiente del campione analizzato.

Per la misura delle tensioni residue nei materiali polimerici viene utilizzata una versione speciale del sistema MTS3000.

In questo caso, lo strumento viene fornito con una centralina di controllo che rende il test completamente automatico, semplice e veloce: un sistema automatico permette infatti di controllare il processo di foratura (velocità di rotazione e di avanzamento) e l’acquisizione tramite rosette estensimetriche. Riguardo a queste ultime, si può utilizzare la tecnica dell’estensimetro compensatore vista sopra per evitare qualsiasi effetto termico apparente sulle deformazioni acquisite.

Il sistema meccanico è alimentato e monitorato da una centralina di controllo e da un software dedicato, in modo da rendere l’intero processo completamente automatico.

Tutto il sistema di misura viene azionato da remoto: questa operazione è consigliabile perché rende minima l’influenza esterna da parte dell’operatore durante il processo di misura.

residual stress polymers rosette hbm

Grazie ad una slitta di foratura dedicata che lavora a bassa velocità, il processo non genera nessun effetto di riscaldamento o plasticizzazione intorno al foro evitando, in questo modo effetti indesiderati sulle deformazioni acquisite e a sulle tensioni residue calcolate.

residual stress measurement chain

L’intera catena di misura viene validata usando sia un banco di flessione standard che un banco a 4 punti.

È possibile trovare ulteriori informazioni riguardo agli argomenti teorici ed alla validazione sperimentale del metodo del foro su materiali polimerici in un articolo dedicato dal titolo “Improvements in the Hole-Drilling Test Method for Determining Residual Stresses in Polymeric Materials” pubblicato sull’ASTM Journal “Materials Performance and Characterization”.

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