Le prove di trazione e compressione sono procedure essenziali per verificare la qualità dei materiali. Ci aiutano a conoscere molti parametri dei materiali. Molte persone discutono sulla prova di trazione e sulla prova di compressione quando si tratta di testare i materiali. Tuttavia, questi due metodi di prova differiscono l'uno dall'altro.
Il test di trazione riguarda principalmente la capacità del materiale di resistere alla trazione e all'allungamento. Il test di compressione consiste nel comprimere il materiale per verificarne le proprietà. Questi test vengono eseguiti con macchine specifiche. In questo articolo parleremo dei test di trazione e compressione, evidenziandone le principali differenze.
Panoramica di base dei test di trazione e compressione
Le prove di trazione e di compressione sono in parte simili. Esse espongono il materiale a diversi livelli di carico o sollecitazione. Tuttavia, le prove di trazione comportano la trazione e lo stiramento del materiale. È utile conoscere la forza massima che un materiale può sopportare prima di deformarsi in modo permanente. Il test di compressione, invece, si occupa principalmente di comprimere il materiale.
In questo test, il materiale viene esposto a una forza o a una sollecitazione elevata. È interessante notare che questa forza non tira, ma spinge, comprime e preme. È utile per capire come si comporterà il materiale quando sarà esposto a sollecitazioni in condizioni reali. Questi test ci forniscono il valore esatto dei seguenti parametri:
- Allungamento
- Resistenza allo snervamento
- Punto di frattura
- Comportamento di inginocchiamento
- Resistenza alla compressione
L'allungamento indica l'elasticità di un materiale. Il carico di snervamento ci aiuta a conoscere il punto in cui il materiale inizia a deformarsi in modo permanente. La resistenza alla compressione indica la forza massima che un materiale può sopportare senza rompersi. Questi test aiutano a determinare la forza massima del materiale, dopo la quale non è più in grado di sopportare ulteriori sollecitazioni.
Il tester di trazione Le macchine di trazione e compressione tirano e comprimono il materiale, rispettivamente. Il tester (macchina) aumenta gradualmente la forza (sollecitazione). L'operatore annota il comportamento del materiale. Il tester mostra anche un grafico di sollecitazione-deformazione. Ci dice quando il materiale inizia a deformarsi in modo permanente e si rompe. L'operatore annota diversi parametri durante il test.
Gli ingegneri richiedono questi parametri prima di utilizzare qualsiasi materiale per realizzare vari prodotti. Ad esempio, il test di compressione viene utilizzato per valutare la qualità dei materiali utilizzati per ponti ed edifici. Gli ingegneri non utilizzano un materiale se non ne conoscono l'allungamento, la resistenza alla compressione e altri parametri.
Differenze tra prova di trazione e prova di compressione
Sia le prove di trazione che quelle di compressione ci aiutano a conoscere diversi parametri. Descrivono il comportamento di un materiale quando viene esposto a vari livelli di sollecitazione. In questo modo, possiamo utilizzarli esponendoli a sollecitazioni sicure per la loro struttura. Tuttavia, sia le prove di trazione che quelle di compressione sono diverse l'una dall'altra. Vediamo di approfondire tutte le loro principali distinzioni.
1- Direzione della forza applicata
Le prove di trazione e compressione si differenziano per la direzione della forza applicata. La prova di trazione prevede l'applicazione di una forza verso l'esterno. La prova di compressione, invece, consiste nell'applicare una forza verso l'interno. Come è noto, il tester di trazione tira il materiale da entrambe le estremità. La direzione della forza va verso l'esterno. La macchina per prove di compressione applica la forza verso l'interno. Applica una sollecitazione al materiale e ne verifica il comportamento. Quindi, la forza applicata rimane verso il materiale.
2- Tipo di stress prodotto
Le prove di trazione e di compressione riguardano due tipi diversi di sollecitazioni. La prova di trazione genera una sollecitazione di trazione. Le prove di compressione, invece, espongono il materiale a sollecitazioni di compressione. Si tratta di comprimere il materiale.
La sollecitazione di trazione allunga il materiale e ne controlla l'elasticità. In parole povere, questa sollecitazione allunga il materiale. Le particelle del materiale occupano più spazio e si allontanano l'una dall'altra. La sollecitazione di compressione spinge, preme e accorcia il materiale. In questi casi, le particelle del materiale si avvicinano molto l'una all'altra a causa della sollecitazione o della forza di compressione.
3- Configurazione dell'apparecchiatura
La prova di trazione viene condotta in un macchina di prova universale (UTM). È dotato di due impugnature. Il materiale o il campione viene bloccato tra queste due impugnature. Gli operatori controllano l'allineamento per garantire una lettura accurata. Entrambe le impugnature della macchina tirano il provino e lo sollecitano. L'operatore annota quindi le sollecitazioni e il comportamento del materiale.
La macchina registra anche il grafico delle sollecitazioni e delle deformazioni, che è molto utile. Ci fornisce i diversi punti in cui i materiali presentano comportamenti distinti. D'altra parte, le macchine per prove di compressione sono dotate di piastre piatte. Il provino viene posizionato nella macchina tra queste due piastre. Le piastre comprimono il materiale applicando una forza su di esso.
4- Comportamento alla deformazione
Come già detto, la prova di trazione allunga i materiali applicando una forza. Pertanto, il materiale si assottiglia man mano che viene allungato. Diventerà sempre più sottile con l'aumento della sollecitazione. A un certo punto si noterà che il materiale è in fase di distacco.
In questa fase, il materiale avrà una sezione trasversale fragile. Le altre parti del materiale avranno un collo inferiore. Il test di compressione applica una forza per comprimere il materiale. Di conseguenza, il materiale si accorcia e le sue dimensioni diminuiscono. Se il materiale è fragile, può addirittura rompersi e frantumarsi.
5- Proprietà del materiale misurate
Come già detto, entrambi i metodi di prova ci aiutano a conoscere diversi parametri. Tuttavia, ogni test ci fornisce parametri diversi per i materiali. Il test di trazione fornisce informazioni sui seguenti parametri:
- Resistenza allo snervamento
- Punto di frattura
- Comportamento di inginocchiamento
- Allungamento (duttilità)
- Resistenza alla trazione finale (UTS)
- Modulo di Young (modulo elastico)
Tutti questi parametri sono associati all'allungamento dei materiali. D'altra parte, anche il test di compressione ci fornisce alcuni parametri. Questi parametri riguardano principalmente la spinta, la compressione e lo schiacciamento. Ecco l'elenco di questi parametri chiave.
- Resistenza alla compressione
- Limite elastico in compressione
- Deformazione, accorciamento e schiacciamento
- Modulo di elasticità di Young (in compressione)
Ricordiamo che la resistenza allo snervamento e la resistenza alla compressione hanno lo stesso significato per comportamenti diversi. La resistenza allo snervamento è la forza che un materiale sopporta prima di deformarsi definitivamente. Allo stesso modo, la resistenza alla compressione è la massima sollecitazione o forza che il materiale deve affrontare prima di rompersi o cedere.
6- Materiali comunemente testati
Entrambi i test differiscono in termini di materiali da testare. Il test di trazione è generalmente adatto ai materiali che tendono ad allungarsi. A seguito di una sollecitazione, questi materiali tipicamente si espandono e aumentano di dimensioni. Esempi di tali materiali sono le plastiche, i poliesteri, la gomma e i metalli, come l'acciaio. Il test di compressione, invece, non consente di testare tali materiali.
Invece, testa i materiali che sono fragili. Ciò significa che questi materiali fragili possono rompersi se sottoposti a carichi estremi. Esempi di questi materiali sono la ceramica, il calcestruzzo, i mattoni, il legno e altri. Questi materiali non si allungano quando viene applicata loro una forza. Al contrario, è più probabile che si incrinino e si rompano a causa del carico che supera il loro limite.
7- Presenza di Necking
L'inceppamento è un fenomeno comune nelle prove di trazione. Come è noto, i materiali duttili, quando vengono tirati, si espandono e si allungano. Se si continua a tirare, il materiale raggiungerà la sua resistenza massima alla trazione. Dopo questa fase, si assisterà a un distacco del materiale. Alcune porzioni del materiale saranno più sottili del resto. Questa porzione diventa sempre più sottile se si continua a tirare.
Questa parte sottile del materiale viene definita collo. In genere, il materiale si rompe in questa parte sottile (collo). Nel test di compressione, il materiale è sottoposto a compressione, non a trazione. Quindi, viene spinto e non si verifica alcuna rottura del materiale. Questo scollamento è tipico di molti materiali duttili, come i metalli e le materie plastiche.
8- Costo e complessità dell'impostazione del test
La prova di trazione è generalmente più costosa e complessa rispetto alla sua controparte. Il motivo è che le macchine per le prove di trazione sono costose. Inoltre, queste macchine necessitano di impugnature che fungono da dispositivi di fissaggio. Il materiale viene trattenuto e tirato da entrambe le estremità e verifica la resistenza alla trazione.
Se il materiale non è allineato tra questi dispositivi, il test non darà un risultato preciso. Il tester di trazione utilizza anche estensimetri per misurare l'allungamento del materiale. Tutti questi aspetti rendono il test di trazione un processo complesso e poco intuitivo.
Il test di compressione è invece semplice. La macchina utilizzata per questo test è dotata di due piastre. Il materiale viene posizionato tra queste piastre. Le piastre comprimono il materiale da entrambi i lati e ne verificano il comportamento sotto sforzo. Inoltre, queste macchine sono poco costose e rendono questo test economicamente vantaggioso.
Domande frequenti
La trazione è la stessa cosa della compressione?
No. La trazione si riferisce all'elasticità dei materiali. I test di trazione verificano l'elasticità di un materiale sotto tensione. La compressione si riferisce al processo di compressione o spinta di un materiale. Questo test comprime il materiale e ne verifica il comportamento.
Qual è la differenza tra resistenza alla trazione e alla compressione?
La resistenza alla trazione indica la sollecitazione massima (trazione) che un materiale può sopportare. Dopo questo punto, il materiale si deforma in modo permanente. Al contrario, la resistenza alla compressione è la massima sollecitazione di spinta o pressione che un materiale può sopportare. Dopo la resistenza alla compressione, il materiale si incrina e si rompe.
La stessa macchina può eseguire prove di trazione e di compressione?
Sì, la moderna macchina per prove universali (UTM) è dotata sia di pinze che di piastre. Le pinze aiutano a eseguire le prove di trazione. Le piastre presenti in queste macchine aiutano invece a eseguire il test di compressione. In precedenza, per questi test ci si affidava a due macchine diverse.
Conclusione
Sia le prove di compressione che quelle di trazione sono ampiamente utilizzate in vari settori industriali. Si differenziano l'una dall'altra e vengono utilizzate per testare diversi tipi di materiali. Tuttavia, la loro importanza è uguale e gli ingegneri le considerano fondamentali per il loro processo decisionale.
Ricordate che gli ingegneri scelgono un materiale solo dopo averne conosciuto la resistenza e le capacità. In questo articolo ho discusso otto differenze chiave tra questi test. Ricordiamo che i test di trazione comportano la trazione e lo stiramento dei materiali. Il test di compressione consiste nell'applicare una pressione al materiale e nell'osservarne il comportamento sotto sforzo.