Resistenza all’urto

La tenacità di un materiale dipende in particolare dalla temperatura. In linea di massima, i materiali sono più tenaci alle temperature più elevate. A basse temperature sono meno elastici e diventano fragili. Di conseguenza, tendono a rompersi più facilmente.

A titolo indicativo: i materiali con struttura cubica a facce centrate sono tenaci anche a basse temperature. Tra questi figurano, tra gli altri, il nichel, il rame e l’alluminio. I materiali con struttura cubica a corpo centrato e quelli con reticolo esagonale sono tenaci solo a temperature più elevate. A basse temperature risultano invece fragili.

Per misurare la resistenza all’urto con intaglio si ricorre alla prova di flessione con intaglio. In questa prova, un provino intagliato a sezione quadrata viene posizionato su due supporti. Un martello a pendolo frantuma il provino. Viene quindi misurato il lavoro d’urto assorbito. A tal fine si misura l’entità dell’intaglio oppure, in caso di rottura del provino, l’altezza alla quale il pendolo ritorna indietro. Il lavoro d’urto assorbito viene calcolato in base al peso del pendolo e alla differenza tra la posizione iniziale e quella finale del pendolo.
Di norma, la prova di resilienza a incisione viene eseguita a 20 °C. Tuttavia, questo metodo è particolarmente adatto per esaminare i materiali a diverse temperature.

Per misurare la resistenza all'urto, si sono affermati soprattutto questi tre metodi di misurazione:

La prova di resilienza Charpy è uno dei metodi più diffusi nella pratica delle prove industriali per misurare la resistenza all’urto dei materiali. Il metodo è standardizzato secondo la norma DIN EN ISO 179. Essa valuta la tenacità della plastica in caso di sollecitazioni improvvise. I materiali con un’elevata tenacità all’urto non si rompono. Il dispositivo Charpy prevede che un provino venga posizionato su due supporti. Un martello a pendolo colpisce quindi il provino.

Il metodo di misurazione risale a G. A. A. Charpy. È vero che fu Russel a introdurre per la prima volta, nel 1898, un martello a pendolo come dispositivo di prova per la prova di impatto. Charpy, tuttavia, utilizzò il metodo già dal 1901 per verificare la tenacità dei materiali metallici. Nel 1904 propose l’energia d’urto integrale come valore di tenacità.

La prova di resilienza Izod è standardizzata secondo la norma DIN EN ISO 180. Il metodo è adatto per materie prime termoplastiche rigide destinate allo stampaggio a iniezione e all'estrusione, materiali termoindurenti e polimeri termotropici e a cristalli liquidi, nonché per materiali caricati e rinforzati. In questo caso, la prova di resilienza misura l’energia d’urto assorbita per la rottura di un corpo d’urto intagliato. Il metodo rapporta tale energia all’area della sezione trasversale iniziale del provino in corrispondenza dell’intaglio. A differenza del metodo Charpy, in questo caso il martello a pendolo colpisce il lato su cui si trova l’intaglio, e non il lato opposto all’intaglio.

Nella prova di flessione con intaglio secondo Dynstat viene utilizzato un provino che presenta un intaglio a U (0,8 ± 0,1 mm) trasversale. Questo viene precedentemente praticato con sega, pialla o fresatrice. L’intaglio deve essere sufficientemente profondo da ridurre la sezione trasversale residua a 2/3 di quella originale. Inoltre, il provino non deve presentare danni o imperfezioni visibili a occhio nudo; qualora ciò dovesse verificarsi, è necessario eliminarli mediante levigatura e lucidatura. Il provino viene posizionato in verticale. Il pendolo colpisce quindi l’estremità libera del provino al di sopra dell’intaglio. Per l’impatto sul provino è possibile utilizzare energie del martello pendolare pari a 0,2 J, 0,5 J, 1,0 J o 2,0 J. La velocità d’impatto del martello pendolare è pari a 2,2 m/s.

La prova di flessione con impatto su provino intagliato di Dynstat viene utilizzata soprattutto quando è disponibile solo una piccola quantità di materiale. Ciò avviene, ad esempio, nelle prove sui componenti. Il procedimento è standardizzato secondo la norma DIN 53435.