Prova di flessione su 4 punti - Omologazione, riguardo il comportamento meccanico in presenza d

La prova di flessione viene in genere utilizzata per materiali molto fragili (ceramici), per i quali il test di trazione è difficoltoso (problemi afferraggi e allineamento carico). Tuttavia si è notato che i materiali ultra-altoresistenziali, durante il processo di saldatura, tendono ad avere anche sollecitazioni di flessione, ragion per cui è importante verificare il comportamento meccanico in presenza d’idrogeno anche da questo punto di vista. Tale prova, con l’intento di verificare il comportamento meccanico a flessione in presenza d’idrogeno, ancora non è stata introdotta da nessuna formativa, ergo si è posto l’obiettivo di fare una proposta di standardizzazione. La prova di flessione può essere effettuata a 3 o 4 punti, in genere la prima è preferita nel caso di grandi spostamenti. Tuttavia, nonostante per questi materiali gli spostamenti siano molto elevati rispetto ai metalli convenzionali, si è optato per una prova di flessione su 4 punti, poiché presenta il notevole vantaggio di avere una parte consistente del campione soggetta a carico massimo, invece che in un punto solo, come indicato in figura 3.17, dando migliori valori statistici:

Figura 3.17: Momento flettente in una prova di flessione a 3 punti (sx) e a 4 punti (dx)

Per raggiungere l’obiettivo si è proceduto alla progettazione di un attrezzatura, appositamente creata per una macchina per prova di trazione presente nel laboratorio del DICI, ed alla sua realizzazione in officina, sempre del DICI. Il disegno tecnico dell’assieme è riportato in figura 3.18:

Figura 3.18: Attrezzatura per prova di flessione su 4 punti

 Fissaggio: un elemento assial-simmetrico che ha lo scopo di fissare il blocco inferiore alle ganasce della macchina di trazione, quest’ultime contenenti una scanalatura trasversale a forma di v che stringono nella loro morsa la parte cilindrica di diametro inferiore del fissaggio;

 Blocco inferiore: realizzato in alluminio presenta dei fori passanti nei quali vanno inseriti delle spine per fissare le sedi inferiori che andranno a sostenere i perni; nella parte inferiore son presenti 2 fori filettati per inserire le viti che lo collegano al fissaggio;

 Blocco superiore: anch’esso è realizzato in alluminio e presenta dei fori passanti nei quali vanno inseriti delle spine per fissare le sedi superiori che andranno a sostenere i perni; presenta anche una cava per alloggiare il laser, leggermente decentrata rispetto alla mezzeria per fari si lo sia invece il raggio laser; nella parte superiore è presente una scanalatura dov’è inserito un blocchetto a v, nel quale andrà inserito a sua volta un perno che andrà in contatto con la superfice piana della parte superiore della macchina di trazione; sono presenti anche dei fori filettati per alloggiare le viti che fisseranno delle piccole barre di sostegno per il laser; completano il particolare 2 forellini passanti, nei quali andranno inserite 2 cordicelle attaccate alla parte superiore della macchina per sostenere il blocco superiore quando il provino sarà rotto e la prova sarà terminata, senza di queste infatti il blocco superiore cadrebbe;

 Sedi inferiori e superiori per perni: contengono delle scanalature a v per alloggiare i perni, che consistono in barre rettificate di diametro 10 mm; anche in essi son realizzati dei fori passanti dove inserire le spine di fissaggio con i relativi blocchi; quelli inferiori sono stati realizzati di larghezza notevolmente maggiore rispetto ai superiori, onde evitarne l’inflessione sotto sforzo (come mostrato nel seguito infatti il provino si deforma parecchio e le forze in gioco, che all’inizio son verticali, subiscono una notevole inclinazione durante prova, fino a raggiungere i 45° al termine di quest’ultima);

 Laser: tale dispositivo di misura è stato inserito per misurare la freccia della mezzeria del provino rispetto alle generatrici di contatto di

quest’ultimo coi perni superiori; il modello scelto è optoNCDT 1420-

10, fornito dall’azienda Micro-epsilon, indicato nelle figure seguenti:

Figura 3.19: Laser

Figura 3.20: Dimensioni e parametri funzionali del laser

Come si evince dalla figura 3.20, il fascio laser non è perfettamente centrato rispetto alla mezzeria della scatola, ecco perché la cava realizzata nel blocco superiore è anch’essa decentrata; per poter leggere correttamente la scatola dev’essere posta ad una distanza minima dall’elemento da misurare, indicata dall’acronimo SMR (20 mm nel nostro caso), da questa il laser è in grado di leggere spostamenti fino a 10 mm, indicati dall’acronimo MR; la ripetibilità dello strumento è del mezzo micrometro;

 Piastrine inferiori e superiori: concludono l’attrezzatura tali piastrine, che hanno lo scopo di tenere in posizione i perni che vanno a contatto col campione, fissate tramite viti mordenti alle sedi,

La seguente figura 3.21 mostra l’attrezzatura ed il provino a fine prova. I calcoli sono stati effettuati considerando un provino avente 1,5 mm di spessore ed una UTS di 2000 MPa:

Figura 3.21: Fine prova

Si conclude il paragrafo sottolineando il fatto che tale attrezzatura è versatile: è possibile infatti effettuare prove su altre tipologie di provini, basta cambiare sedi e perni per effettuare test di flessione anche su barre sagomate in plastica, come indicato nella figura 3.22:

Figura 3.22: Attrezzatura per prova di flessione su 4 punti per barre in plastica

Capitolo 4

Attività sperimentale

L’attività sperimentale, iniziata ad inizio Ottobre e terminata a fine Marzo, si è svolta presso il Dipartimento d’Ingegneria Civile ed Industriale (DICI) dell’università di Pisa, prevalentemente presso :

 Laboratorio di chimica;

 Laboratorio prove meccaniche;

 Officina

Le attività svolte sono state le seguenti:

 Prove SSRT e desorbimenti;

 Prove di permeazione;

 Prove d’idrogenazione in forno;

 Prove di flessione su 4 punti.

Nel documento Omologazione, riguardo il comportamento meccanico in presenza d'idrogeno, di nuove leghe d'alluminio e d'acciaio ultra-altoresistenziali. (pagine 76-82)