Prove a compressione

Dopo aver eseguito le prove a trazione, sono state svolte le prove a compressione per avere una caratterizzazione più esaustiva dei materiali analizzati, anche perché la lavorazione a cui si farà riferimento avrà quest'ultima come sollecitazione preponderante .

La macchina utilizzata per queste prove è la MTS Alliance RF/150 accoppiata ad un estensometro MTS 634.12F-24.

I provini utilizzati sono provini cilindrici con diametri e sezioni indicati nella norma [16] e riassunti dalle tabelle.

Tabella 4.2-5 - Sezioni provini Necuron 1300

Necuron 1300 diametro medio sezione minima

provino 1 12,708 126,677

provino 2 12,704 126,677

provino 3 12,704 126,677

provino 4 12,704 126,677

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Tabella 4.2-6 - Sezioni provini Necuron 1150

Necuron 1150 diametro medio sezione minima

provino 1 12,708 126,677

provino 2 12,712 126,677

provino 3 12,710 126,677

provino 4 12,710 126,677

provino 5 12,706 126,677

Tabella 4.2-7 - Sezioni provini Necuron 1050

Necuron 1050 diametro medio sezione minima

provino 1 12,706 126,677

provino 2 12,714 126,677

provino 3 12,716 126,876

provino 4 12,716 126,677

provino 5 12,718 126,677

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Figura 4.2.7 - macchina per prova a compressione (Alliance RF/150)

Figura 4.2.8 - Estensometro per la prova di compressione

In questo caso la velocità di deformazione è stata imposta pari a 1.3 mm/min per poter rientrare nei limiti come da norma [16].

I provini sono stati posizionati sulla piastra inferiore della macchina per il test a compressione e non è stato necessario alcun ancoraggio come nel caso della

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prova di trazione, visto che in questo test il vincolo in direzione verticale sarà dato dalla piastra superiore della macchina stessa.

Figura 4.2.9 - configurazione con provino tra le piastre e compressometro montato

Sono stati effettuati 5 test per ogni tipo di Necuron per un totale di 15 test. Non è stato possibile in tutti i test arrivare a rottura in quanto alcuni provini hanno resistito senza presentare fratture o collassi, mentre altri test sono stati interrotti prematuramente a causa della rottura fragile del provino in oggetto. Il test prevedeva, infatti, un provino con rapporto di snellezza di almeno 16:1 per poter estrapolare dal test il Modulo di Young come specificato nella norma [16].

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Il rapporto di snellezza viene calcolato con il rapporto :

λ=l /

dove l è la lunghezza di libera d’inflessione del solido elastico in base alle condizioni di vincolo (nel nostro caso si considera un vincolo cerniera su entrambe le estremità del corpo caricato , usando λ=1 ) e il raggio di inerzia

corrispondente al minimo momento di inerzia della sezione

trasversale, rispetto a rette baricentrali contenute nella sezione , che nel caso di sezione circolare diventa

= =

dove d è il diametro di base del provino cilindrico.

I risultati dei test, come nel caso della prova di trazione, verranno riportati in maniera completa nell’appendice, mentre qui di seguito saranno riportate le tabelle riassuntive e in più saranno mostrate le curve Sforzo-Deformazione mediate tra i vari report.

Queste curve sono state utilizzate nel software ad elementi finiti per le simulazioni della lavorazione in oggetto.

Come facilmente visibile, le medie sono state fatte tra 5 test per il Necuron 1050, su 4 test per il Necuron 1150 e su 3 test per il Necuron 1300, questo perché dei 5 test svolti, non tutti sono stati significativi a causa della deformazione irregolare del provino durante la prova o a causa della sua prematura rottura per instabilità causata da carico di punta.

Tabella 4.2-8 - Necuron 1050

Provino Modulo di Young

[MPa]

Rp 0.2 [MPa] Sforzo Massimo

[MPa] 1 2907 50 61 2 3174 45 67 3 2898 51 61 4 3422 35 61 5 3037 54 68 Tabella 4.2-9 - Necuron 1150

Provino Modulo di Young

[MPa]

Rp 0.2 [MPa] Sforzo Massimo

[MPa] 1 2747 77 86 2 2587 80 86 3 2847 74 86 4 3104 58 86 5 2387 81 83

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Tabella 4.2-10 - Necuron 1300

Provino Modulo di Young

[MPa]

Rp 0.2 [MPa] Sforzo Massimo

[MPa] 1 2810 61 73 2 **** ** 73 3 2565 68 70 4 2607 68 74 5 2543 69 71

Figura 4.2.10 - curve rappresentative sforzo-deformazione Necuron 1050

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Figura 4.2.12 - rappresentative sforzo-deformazione Necuron 1300

Dopo aver esposto i risultati delle prove, è necessario fare alcune precisazioni: i test, essendo stati svolti con una macchina impostata per le prove con materiali metallici, riportano con Rp0.2 lo sforzo di snervamento, definendolo come lo sforzo che porta ad una deformazione irreversibile dello 0,2% sul provino in oggetto. Questo però non è vero per materiali plastici, per i quali lo snervamento viene considerato il primo punto della curva nel quale per aumentare la deformazione, lo sforzo rimane costante (tratto orizzontale della curva ).

Quindi, approssimativamente, si può considerare come carico di snervamento il Peak Stress di ogni curva rappresentata.

Inoltre, guardando le immagini dei provini dopo la prova di trazione(in appendice) , si può riscontrare che il Necuron 1150 ha avuto un comportamento molto più duttile rispetto ai Necuron 1300 e 1050, infatti questi ultimi hanno avuto una rottura che presenta un comportamento fragile. Questa informazione può dare un'indicazione sulla scelta del tipo di Necuron per realizzare la matrice da piegatura .

Come sarà possibile notare dalla lettura dei report in appendice, non sono state presentate le curve sforzo-deformazione per le prove di compressione di alcuni provini, in particolare il primo provino in materiale Necuron 1150 e il terzo provino in materiale Necuron 1300. Questo è dovuto al fatto che la particolare deformazione assunta dal provino ha compromesso il posizionamento del compressometro e quindi la rappresentazione grafica della curva, ma ciò non ha influenzato i risultati numerici in alcun modo in quanto la mancanza del riferimento del compressometro è stata compensata dal calcolo della corsa della crosshead.

L'azienda produttrice di questo materiale rende inoltre disponibili tabelle con le caratteristiche garantite per ogni tipo di Necuron .

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Quest'ultime sono leggermente differenti da quanto estrapolato nei nostri test, tuttavia le proprietà pubblicate dall'azienda potrebbero essere state ottenute con test più o meno accurati dei nostri e quindi verranno comunque presentate qui di seguito. L'unica informazione che invece non è stato possibile reperire e che quindi si è rivelata di fondamentale importanza nei test da noi svolti è il Modulo di Young, coerente tra i test di compressione e trazione.

Tabella 4.2-11 - Necuron 1050

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Tabella 4.2-13 - Necuron 1300

4.3 Prove meccaniche sulle lamiere