Determinazione del valore r secondo ISO 10113
Oltre all’offset del limite elastico, alla resistenza alla trazione, all’estensione plastica, alla deformazione a rottura e all’esponente di incrudimento (valore n), il valore r, o più precisamente l'anisotropia verticale, è uno dei parametri tipici delle prove di trazione. Questi valori sono utilizzati per la caratterizzazione dei metalli nei settori R&D, qualità e accettazione. Gli standard di riferimento sono: ISO 10113, ASTM E517 e JIS Z2254.
Cos’è il valore r? Significato ISO 10113 Esempi Video Disposizione di prova Download
Cos’è il valore r secondo ISO 10113?
Il valore r è il “rapporto tra la deformazione plastica effettiva della larghezza e la deformazione plastica effettiva dello spessore" (definizione da DIN EN ISO 10113).
Per calcolare il valore r sarebbe quindi necessario misurare la deformazione plastica effettiva della larghezza e la deformazione plastica dello spessore durante l'allungamento uniforme. Tuttavia, poiché è molto più facile misurare l'estensione longitudinale invece della variazione dello spessore, la norma si basa sul modello a volume costante nell'intervallo fino alla forza massima Ag (allungamento uniforme). Se si considera che il volume sia costante fino all'allungamento plastico r alla forza massima Ag, possiamo sostituire la variazione dello spessore per determinare il valore r.
Significato del valore r
Se il valore r è 1, allora stiamo guardando un materiale isotropo in cui la deformazione in termini di larghezza e spessore cambia nella stessa misura. Se il valore è maggiore di 1, la deformazione è maggiore in larghezza. Se il valore è minore di 1, abbiamo una maggiore deformazione nello spessore.
Procedure e metodi secondo ISO 10113
La ISO 10113 definisce anche tre procedure e due metodi per la determinazione del valore r.
Tre procedure: nella procedura automatica, vengono misurate con un estensimetro sia l'estensione che la variazione di larghezza. Nella procedura semi-automatica, solo l'estensione è misurata con un estensimetro, nella procedura manuale sia la variazione di larghezza che l'estensione sono misurate manualmente.
Per le procedure manuali e semi-automatiche, il valore r viene calcolato secondo il metodo del punto singolo, dove il valore r è determinato ad un certo grado di allungamento plastico (ad esempio, attraverso la determinazione del valore al 2% e al 5% di allungamento plastico).
La procedura automatica fornisce inoltre l'opzione del metodo di regressione, che copre un corso di sviluppo, cioè una gamma completa di deformazioni. I dati ottenuti dalla reale deformazione plastica longitudinale e in larghezza in una determinata gamma di deformazioni vengono utilizzati per determinare la pendenza.
È consigliato il metodo di regressione in quanto fornisce valori r più affidabili: viene fatta una media su un intervallo completo e non solo un'istantanea, come nel caso del metodo del punto singolo (dove la determinazione è di solito basata sul 2 o 5% di allungamento plastico).
Modifiche della normativa ISO 10113: valutazione dell'intera lunghezza di misura
Fino al 2020, la determinazione del valore r secondo la norma ISO 10113 si basava esclusivamente sul presupposto che un materiale metallico non mostrasse rastremazione all'interno della lunghezza parallela nell'intervallo fino all'estensione uniforme Ag. Pertanto, la larghezza veniva determinata parzialmente al centro del provino e si presumeva che il valore si applicasse all'intera base di misura. In realtà, la rastremazione si verifica già durante l'estensione uniforme, in misura maggiore o minore a seconda del materiale. Per i materiali con un valore r maggiore di 1, il comportamento è chiaramente misurabile. Questo è stato confermato da diversi studi.
Per ottenere valori misurati più realistici, il valore r dovrebbe essere determinato sull'intera base di misura, in quanto include la rastremazione del materiale.
Per questo motivo, dall'agosto 2020 è in vigore un emendamento alla norma ISO 10113.
Modifica della normativa ISO 10113 (2020-08) per una maggiore riproducibilità dei valori r
Dall'edizione 2020, la ISO 10113 (2020-08) raccomanda l'uso di "estensimetri per la misurazione della riduzione istantanea della larghezza che siano in grado di misurare la variazione di larghezza in più punti idealmente distribuiti in modo uniforme sull'intera base di misura".
Questa modifica dello standard ha lo scopo di ottenere risultati di test realistici e anche di aumentare la comparabilità dei risultati di prova. Inoltre, il metodo è più facile da capire, poiché lo stesso volume del campione viene utilizzato per la variazione della larghezza e dell'estensione.
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Esempi dei valori r dei vari materiali secondo ISO 10113
| Acciaio | rm-value | ∆r-value |
|---|---|---|
| Deep drawing steel DC04 | 1,85 | 0,70 |
| Acciaio IF DC06 | 2,15 | 0,55 |
| Isotropic steel H250G1 | 1,05 | 0,00 |
| TRIP steel TRIP700 | 0,85 | -0,02 |
| Acciaio bifasico H300X | 0,95 | -0,10 |
| Acciaio inossidabile X5CrNi18-10 | 1,00 | -0,30 |
| Alluminio AlMg5Mn (soft) | 0,66 | -0,21 |
| Alluminio AlSi1,2Mg0,4 (T4) | 0,64 | 0,20 |
| Rame Cu | 0,80 - 0,95 | |
| Bronzo CuSn | 1,00 | |
| Ottone CuZn37 soft | 0,91 | -0,03 |
