Le prove dinamiche Prove impulsive: prove di resilienza

Presentazione sul tema: "Le prove dinamiche Prove impulsive: prove di resilienza"— Transcript della presentazione:

1 Le prove dinamiche Prove impulsive: prove di resilienza
 Prove periodiche: prove di fatica 1

2 comportamento di materiali in condizioni reali
Le prove di resilienza Utilità pratica: comportamento di materiali in condizioni reali Tenacità di un materiale Il pendolo di Charpy L’esecuzione della prova La rottura del provino: innesco e propagazione (materiale fragile o duttile) 2

3 Prove di impatto Utilizzate anche per trovare l’intervallo di temperatura della transizione duttile-fragile Affondamento del Titanic. Il Titanic era costruito con acciaio con temperatura di transizione duttile-fragile a 32°C. Il giorno dell’affondamento, la temperatura del mare era -2°C che rese la struttura molto fragile e suscettibile al danneggiamento.

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5 Provetta con intaglio a V
Geometria dei provini Provetta Charpy Provetta con intaglio a V 3

6 Velocità di impatto = 4.5 - 7 m/s per provette Charpy
Condizioni di prova Energia iniziale = 30 Kpm Velocità di impatto = m/s per provette Charpy Velocità di impatto = m/s per provette con intaglio a V Valutazione della resilienza K S = sezione resistente effettiva 4

7 Le prove di fatica Definizione di fatica
Modalità di applicazione del carico Definizione di fatica Periodo di incubazione: fase di adattamento al carico Fase di innesco: scorrimenti oltre il limite di rottura (microcricche) 6

8 Fatica dei metalli Il metallo spesso si rompe a sforzi molto inferiori per carichi ciclici rispetto a carichi statici La cricca enuclea nella regione di concentrazione degli sforzi e si propaga per il carico ciclico applicato La rottura avviene quando la sezione resistente del metallo è troppo piccola per sopportare il carico applicato La frattura inizia qui Superficie fratturata a fatica di un asse inchiavettato 7-10 Rottura finale

9 sA = (smax - smin)/2 sm = (smax + smin)/2 Caratteristiche del carico:
statico o precarico + carico oscillante (legge sinusoidale) Tipi di ciclo a) alterno simmetrico b) alterno asimmetrico c) dallo zero d) pulsante sA = (smax - smin)/2 sm = (smax + smin)/2 7

10 Si applica un carico alternato di compressione e trazione su un provino di metallo rastremato in direzione del centro Lo sforzo che provoca la frattura s e il numero di cicli corrispondente N vengono plottate per ottenere la curva s-N.

11 Organizzazione dei risultati: curva di Woehler
Parametri che influenzano la resistenza a fatica Effetto della finitura superficiale Effetto volume Tipi di rottura Concentrazione di sforzi: la resistenza a fatica è ridotta dalla concentrazione degli sforzi Rugosità superficiale: superfici più lisce aumentano la resistenza a fatica Trattamenti superficiali: (carburazione e nitrurazione) aumentano la vita a fatica Ambiente: ambiente chimicamente reattivo, che provocano corrosione, diminuisce la vita a fatica 7

12 Zona di frattura finale
Albero trasmissione di una barca Zona di frattura finale Zona di propagazione Zona di innesco

13 Stelo di Ammortizzatore auto Zona di frattura finale Zone di innesco e propagazione

14 Creep nei metalli Il creep è la deformazione progressiva a sforzo costante Importante per applicazioni ad alta temperatura Creep primario: velocità di creep diminuisce col tempo per incrudimento. Creep secondario : velocità di creep costante per processi simultanei di incrudimento e di recovery Creep terziario: velocità di creep aumenta con il tempo portando a strizione e rottura

15 Prova di creep La prova di creep determina l’effetto della temperatura e dello sforzo sulla velocità di creep I metalli sono testati a sforzi costante a differente temperatura e temperatura costante con sforzo differente Alta temperatura o stress Media temperatura o stress Resistenza al creep: stress per produrre una velocità minima di creep di 10-5%/h ad una determinata temperatura Bassa temperatura o stress

16 Prova di creep a rottura
La prova di creep a rottura è come la prova di creep, ma finalizzata alla rottura del provino Diagrammato come log sforzo vs log tempo di rottura Il tempo per la rottura diminuisce con l’aumento di sforzo e temperatura 7-21

17 Parametro di Larsen Miller
Il parametro di Larsen Miller è utilizzato per rappresentare i dati creep-rottura sotto sforzo P(Larsen-Miller) = T[log tr + C] T = temperatura (K), tr = tempo a rottura in h C = costante (ordine di 20) Se sono note due variabili tra tempo a rottura, temperatura e sforzo, il terzo parametro che si adatta al parametro L.M. può essere determinato Se è nota la temperatura, può essere determinato il tempo a rottura

18 Parametro di Larsen Miller
A un dato livello di sforzo, il log tempo per la rottura più la costante moltiplicata per la temperatura rimane costante per un determinato materiale 7-23

19 Diagramma L.M. per alcune leghe
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20 Caso di Studio – Analisi di un Asse di Ventola Fallito
Requisiti: funzione – supporto di comando ventola; materiale acciaio 1045 trafilato a freddo; resistenza di snervamento – 586 MPa; Aspettativa di vita – 6440 Km (fallito a 3600 km). Esame visivo (evita altri danneggiamenti) La rottura è iniziata in due punti vicino al filetto caratteristiche di frattura per flessione alternata 7-25

21 Asse di ventola fallito – ulteriori analisi
Prove a trazione hanno determinato un valore di sforzo di snervamento pari a 369 MPa (inferiore a quello specificato, pari a 586 MPa) L’esame metallografico ha rilevato una struttura a grani equiassici (la trafilatura a freddo ha allungato i grani) Conclusione: Il materiale non è trafilato a freddo – è laminato a caldo! la minore resistenza a fatica e l’insorgenza di sforzi ha causato la rottura dell’asse