Preparazione del provino

Prima di eseguire le prove Mode I e Mode II, i campioni del materiale da caratterizzare sono classificati misurando, per ognuno di essi, con un calibro elettronico, la larghezza e lo spessore in tre punti distinti e calcolando la media dei valori rispettivamente ottenuti. Essi hanno una lunghezza pari a 200 mm, una larghezza di 25 mm e sono costituiti da due laminati ciascuno composto da 4 lamine di 0,5 mm di spessore per un totale di 2 mm. Le superfici interne dei due laminati compositi sono riscaldate fino alla temperatura di fusione del materiale, ossia 165 °C, e successivamente su di essi viene esercitata una leggera pressione per il tempo necessario alla saldatura. Prima di procedere alla saldatura, si inserisce tra i due laminati un inserto di teflon (PTFE – PoliTetraFluoroEtene) di lunghezza pari a 75 mm e spessore di circa 0,35 mm per provini da caratterizzare con prova di tipo Mode I, di lunghezza di 50 mm e uno spessore di 0,30 mm per quelli da usare nelle prove Mode II, con lo scopo di evitare la completa saldatura dei laminati e consentire la delaminazione durante l’esecuzione delle prove.

Dal materiale così formato sono tagliati dei listelli della misura richiesta dal metodo di prova, tramite fresatura, con una fresa adatta al taglio di compositi termoplastici; alcuni di questi listelli sono tagliati seguendo la direzione dell’ordito del tessuto di fibre (longitudinale), altri seguendo la direzione della trama (trasversale).

Da un’osservazione visiva si nota subito che la lunghezza della cricca iniziale di alcuni listelli è maggiore della lunghezza dell’inserto a causa di una saldatura non ottimale tra i due laminati in prossimità dell’inserto. Proprio per questo, con l’ausilio del microscopio digitale Dino-Lite Basic AM2111, si misura la lunghezza della cricca iniziale dei listelli riscontrando che in alcuni di essi la cricca ha una lunghezza simile a quella dell’inserto, in altri una lunghezza maggiore. Inoltre, la lunghezza della cricca è diversa ai due lati di ciascun listello.

Per la preparazione dei provini per le prove Mode I nei quali la lunghezza dell’inserto presente al loro interno è 75 mm, due cerniere di acciaio zincato di dimensioni 25x40 mm, sono incollate a una distanza di 25 mm dall’estremità come mostrato nella figura 30. Prima di effettuare l’incollaggio, i lati dei provini sono ricoperti con il nastro adesivo (Fig. 31) in modo che, in caso di fuoriuscita di colla, non si verifichi l’incollaggio dei due laminati in prossimità dell’inserto.

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Fig. 30 - Fasi di incollaggio delle cerniere al provino

Fig. 31 - Provino prima dell’incollaggio delle cerniere

Successivamente, le superfici di incollaggio dei provini e delle cerniere sono carteggiate con carta vetrata a grana grossa P80, su di esse è spruzzato un detergente per superfici Weicon, sono pulite con carta assorbente in modo da eliminare le impurità e le polveri lasciate dall’abrasione e sono cosparse con il primer Weicon M100. Infine, è effettuato l’incollaggio della cerniera sulla superficie con una colla strutturale bicomponente Weicon Easy-Mix PE-PP 45 a base di metilacrilato e dopo circa mezz’ora (il tempo necessario per consentire l’asciugatura della colla) è ripetuta la stessa procedura per l’incollaggio della cerniera sulla superficie opposta del provino (Figg. 32 e 33).

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Fig. 32 - Superfici di incollaggio delle cerniere con rugosità aumentata

Fig. 33 - Materiali utilizzati per l’incollaggio delle cerniere

Dopo più di ventiquattro ore dall’incollaggio delle cerniere, un lato del provino è ricoperto con uno strato di correttore bianco liquido a pennello per una lunghezza di 80 mm a partire dalla fine della cricca. Su di esso vengono tracciate delle linee verticali ogni 5 mm con 4 colori differenti in modo da rendere più agevole, durante l’esecuzione della prova, il monitoraggio della cricca in quanto i diversi valori di lunghezza di delaminazione possono essere associati a diversi colori. Inoltre, nei primi 5 mm di ogni provino sono tracciate delle linee verticali, a distanza di un millimetro l’una dall’altra, per poter registrare diversi valori di forza P e di spostamento δ al variare della lunghezza di delaminazione, elementi utili per ricavare il fattore correttivo Δ e per meglio studiare l’andamento della cricca nella fase iniziale di apertura.

Per tracciare le linee verticali sul lato del provino, sono utilizzati i seguenti colori:

➢ Nero per le linee a 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 25 mm, 45 mm, 65 mm dalla fine della cricca iniziale

➢ Blu per le linee a 10 mm, 30 mm, 50 mm, 70 mm dalla fine della cricca iniziale

➢ Rosso per le linee a 15 mm, 35 mm, 55 mm, 75 mm dalla fine della cricca iniziale

➢ Verde per le linee a 20 mm, 40 mm, 60 mm e 80 mm dalla fine della cricca iniziale.

I provini sono così pronti per essere utilizzati nelle prove Mode I (Fig. 34).

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Fig. 34 - Provini per l’esecuzione della prova Mode I

Prova Mode II

La preparazione dei provini per l’esecuzione della prova Mode II richiede che i loro bordi siano ricoperti con correttore liquido bianco e che su di essi vengano tracciate le linee, con lo stesso criterio adottato per la prova Mode I, per consentire il monitoraggio della cricca durante la prova (Fig. 35). Inoltre, è necessario indicare, con un pennarello, la parte centrale del provino e i punti di contatto tra il provino e i cilindri di appoggio. Poiché la lunghezza di prima delaminazione a0 deve essere pari a 30 mm e la lunghezza dell’inserto, presente all’interno dei provini per prova mode II, è 50 mm, un cilindro di supporto deve essere posizionato a 20 mm dall’estremità esterna dell’inserto e l’altro a 20 mm dall’estremità opposta del provino.

Fig. 35 - Provini per l’esecuzione della prova Mode II

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