Che cos'è la resistenza alla trazione? Questa domanda sorge spontanea quando si vede questo termine scritto sulle etichette di vari prodotti. La resistenza alla trazione è considerata un indicatore della forza di un materiale. Tuttavia, questa non è un'informazione completa, poiché il termine ha un campo di applicazione molto ampio. Molti settori industriali si basano su questo parametro per la scelta delle materie prime.
Ricordate che conoscere il vero significato di resistenza alla trazione è di estrema importanza. Perché? Perché indica la capacità e la durata dei diversi materiali. Un materiale con una minore resistenza alla trazione è un materiale poco resistente e viceversa. Questo articolo si concentrerà sulla resistenza alla trazione e su come misurarla correttamente. Quindi iniziamo!
Panoramica della resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione è la forza o la sollecitazione che un materiale può subire prima di rompersi. In parole povere, si tratta di un punto di stress in cui il materiale non può più sostenere la forza. Di conseguenza, si rompe invece di tornare alla sua forma originale. Ogni materiale ha una resistenza alla trazione unica. I materiali con una maggiore resistenza alla trazione sono più durevoli.
L'unità di misura internazionale della resistenza alla trazione è il Pascal. Tuttavia, vengono utilizzate anche altre unità per esprimere i materiali in trazione. Ad esempio, nel sistema americano si usa la forza in libbre per pollice quadrato (psi). Più alta è la resistenza alla trazione, migliore e più forte è il materiale. Ad esempio, la resistenza alla trazione dell'alluminio è di circa 5800-7200 PSI.
D'altra parte, la gomma ha una resistenza alla trazione di circa 2100 PSI, il che indica che l'alluminio è più robusto. Avrà bisogno di una forza o di una sollecitazione maggiore per rompersi. Ci si potrebbe chiedere perché sia necessario conoscere la resistenza alla trazione. Ricordate che utilizziamo materiali diversi in base alla loro resistenza. Ad esempio, volete utilizzare un materiale debole per il vostro progetto?
La risposta sarebbe NO! Ma come facciamo a sapere se il materiale è solido o abbastanza buono da sopportare sollecitazioni elevate? È qui che entra in gioco la resistenza alla trazione. Essa misura la quantità di sollecitazioni che un materiale può sopportare prima di rompersi. I produttori scelgono il materiale in base alle esigenze dei loro progetti.
Non si tratta solo di resistenza, ma anche di elasticità dei diversi materiali. In questo modo, il produttore prende una decisione informata. Senza conoscere la resistenza alla trazione, finirà per fare una scelta sbagliata. I materiali sbagliati di cui il fornitore richiede la resistenza causerebbero solo problemi.
Importanza della resistenza alla trazione
I produttori utilizzano materiali diversi per realizzare i vari prodotti. Giusto? Questi materiali possono essere metalli, gomme o plastica. Ogni prodotto richiede una resistenza diversa a seconda del luogo di utilizzo. Tutti i metalli sembrano essere resistenti. Si può dire che un prodotto composto da metallo sia robusto.
Quindi, il metallo dovrebbe essere utilizzato per realizzare prodotti resistenti. Ma non è così che funzionano le cose. Metalli diversi hanno una diversa resistenza alla trazione. I produttori misurano quindi la resistenza alla trazione di questi metalli. La misurazione della resistenza alla trazione aiuta a utilizzare il materiale migliore. Ad esempio, utilizzeranno un materiale più robusto per rendere il prodotto durevole.
Sono disponibili tipi di gomma simili. Ognuno di questi tipi ha una resistenza diversa. Pertanto, il loro utilizzo si basa anche sulla resistenza alla trazione. La misurazione della resistenza alla trazione indica l'elasticità di un materiale in gomma. In parole povere, quanto il materiale può essere tirato o stirato.
Tutto questo è possibile grazie al valore misurato della resistenza alla trazione. È necessario misurare la resistenza alla trazione quando si acquista un prodotto o un materiale? La risposta è NO! Come cliente, non è necessario. Diversi prodotti sono dotati di etichette che riportano questo valore. La resistenza alla trazione e la sua misurazione sono essenziali solo per i produttori.
Come misurare la resistenza alla trazione dei materiali?
Diversi tester di trazione sono utilizzate per misurare la resistenza alla trazione. Ogni macchina di prova ha le sue caratteristiche e il suo metodo di lavoro. Alcune macchine hanno quattro punti per afferrare i materiali, mentre altre hanno due punti e sono semplici da usare.
1- Preparazione del campione
Esaminiamo il processo esatto per trovare la resistenza alla trazione del materiale. Innanzitutto, è necessario utilizzare un piccolo campione di materiale nella macchina di prova. Se il materiale è troppo grande, dovrete tagliarlo. Ricordate che per questo test abbiamo bisogno solo di un campione. Ad esempio, se si dispone di un materiale di gomma troppo grande.
Per questo test, prendere un piccolo pezzo di questo materiale che si adatti alle macchine. Le proprietà dei piccoli pezzi indicano le proprietà dell'intero materiale. Ad esempio, durante il test, il materiale di gomma si rompe rapidamente. Ciò significa che l'intero materiale sarà debole e facile da rompere.
2- Utilizzo della macchina
Come ho già detto, le macchine per la prova di trazione possono avere due, tre o addirittura quattro punti. Ogni punto trattiene il materiale. Vi spiego questo test utilizzando una macchina per prove di trazione a due punti. Per prima cosa, dovrete bloccare il materiale all'estremità del punto. Quindi, bloccate il secondo lato del pezzo con un'altra punta.
Una volta fatto, accendere la macchina. La punta applicherà la tensione al pezzo. Ricordare che entrambe le punte della macchina tendono il materiale in direzione opposta. Ad esempio, se una punta tira il materiale verso l'alto, un'altra lo tira verso il basso. Di conseguenza, il materiale sarà sottoposto a sollecitazioni dovute a strappi ed espansioni.
La macchina continuerà ad aumentare la sollecitazione/forza in modo costante. Ricordate che la macchina registra la forza applicata e l'allungamento che si verifica. Arriverà il momento in cui il materiale non si allungherà più. O si romperà. In poche parole, non potrà più sostenere alcuna sollecitazione o forza.
Questo è lo stadio di allungamento massimo che un materiale può sopportare. A questo punto, la macchina rileva la forza e l'allungamento del materiale (area della sezione trasversale). La forza e l'area della sezione trasversale possono essere utilizzate per trovare l'esatta resistenza alla trazione. Ecco la formula:
Resistenza alla trazione = Forza (F) ÷ Area della sezione trasversale (A)
A controllore di trazione universale mostra sullo schermo sia la forza che l'area. È necessario annotare questi valori quando il materiale si rompe. Utilizzando questi valori nella formula, misurerete l'esatta resistenza alla trazione di quel materiale.
Diversi tipi di resistenza alla trazione
Esistono diversi tipi di resistenza alla trazione. Questa categorizzazione si basa sul comportamento di un materiale a diversi livelli di resistenza. Questi tipi possono sembrare simili, ma sono diversi l'uno dall'altro. Ecco il loro elenco:
- Resistenza allo snervamento
- Punti di rottura
- Resistenza alla trazione finale
In parole povere, si tratta di tre fasi. Quando si applica una sollecitazione, il materiale subisce diverse fasi prima di rompersi. Ad esempio, il primo materiale cambia forma a causa della sollecitazione. Tuttavia, torna in posizione se la sollecitazione viene rimossa. Il punto in cui il materiale si deforma in modo permanente è chiamato punto di snervamento. A questo livello, il materiale non potrà mai ripristinare la sua forma.
Il punto in cui il materiale si rompe è chiamato punto di rottura. In genere, il punto di rottura e il carico di rottura sono simili. Anche l'UTS rappresenta il punto di massima sollecitazione che un materiale può sopportare prima di danneggiarsi. Ma al punto di rottura il materiale si rompe. Non può sopportare nemmeno una minima pressione dopo questo livello.
Fattori che influenzano la resistenza alla trazione
Alcuni fattori influenzano la resistenza alla trazione di diversi materiali. L'elenco di tali fattori è il seguente:
- Esposizione al calore
- Trattamento di riscaldamento
- Composizione dei materiali
- Processi di produzione
Se i materiali rimangono esposti al calore, la loro resistenza alla trazione si riduce. Allo stesso modo, le temperature fredde aumentano la resistenza alla trazione. Ma questa variazione di resistenza è generalmente minima. L'esposizione al calore e il trattamento termico sono due cose diverse. Il trattamento termico prevede l'uso strategico del calore per modificare i materiali.
Ad esempio, i produttori utilizzano la ricottura, un processo di trattamento termico che riduce la resistenza alla trazione. Al contrario, la tempra è un altro processo di trattamento termico che aumenta la resistenza alla trazione. La composizione del materiale è un altro fattore che la influenza. I metalli puri hanno generalmente una resistenza alla trazione inferiore rispetto alle leghe.
Il punto in cui il materiale si rompe è chiamato punto di rottura. In genere, il punto di rottura e il carico di rottura sono simili. Anche l'UTS rappresenta il punto di massima sollecitazione che un materiale può sopportare prima di danneggiarsi. Ma al punto di rottura il materiale si rompe. Non può sopportare nemmeno una minima pressione dopo questo livello.
Domande frequenti
Quali sono le unità di misura della resistenza alla trazione?
Il Pascal (Pa) è un'unità di misura utilizzata a livello internazionale per misurare la resistenza alla trazione. Tuttavia, vengono utilizzate anche altre unità, come MPa, PSI o PSI.
Qual è la differenza tra resistenza alla trazione e allo snervamento?
La resistenza alla trazione è il punto di massima tensione in cui il materiale si rompe. La resistenza allo snervamento è il momento in cui il materiale inizia a deformarsi in modo permanente. Non si rompe a questo livello, ma non torna alla sua forma originale.
È possibile migliorare la resistenza alla trazione?
Sì, la resistenza alla trazione del materiale può essere migliorata. Ad esempio, l'aggiunta di impurità può aumentare la durezza e la resistenza alla trazione. Inoltre, anche i diversi trattamenti di riscaldamento alterano la resistenza alla trazione del materiale.
Conclusione
È interessante notare che la resistenza alla trazione gioca un ruolo fondamentale nella qualità del prodotto. Aiuta i produttori a scegliere il materiale adatto per i loro prodotti. Industrie come quella automobilistica e aerospaziale si affidano alla resistenza alla trazione. Utilizzano questo parametro nella scelta dei materiali per realizzare prodotti affidabili.
Tenete presente che i diversi materiali hanno resistenze alla trazione variabili. In questo articolo vi spiego il processo completo di misurazione della resistenza alla trazione. In breve, avrete bisogno di una macchina per la misurazione della resistenza alla trazione e sarete pronti a partire. Speriamo che questo articolo aggiunga valore al calcolo della resistenza alla trazione dei materiali.