Prova di flessione a 3 punti su materie plastiche ASTM D790
La norma ASTM D790 descrive un metodo di prova utilizzato per determinare le proprietà di flessione delle materie plastiche non rinforzate e rinforzate, compresi i materiali compositi ad alto modulo e i materiali isolanti elettrici. I risultati tipici delle prove secondo la norma ASTM D790 includono il modulo di flessione, le sollecitazioni e le deformazioni al punto di snervamento, la resistenza alla flessione e la deformazione a rottura. Le prove sono utilizzate per testare plastiche rigide e semirigide, ma solo fino a un limite di deformazione del 5%.
Ulteriori standard per le prove di flessione su plastiche e compositi fibrorinforzati:
- ASTM D6272 - Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials by Four-Point Bending - descrive un metodo a quattro punti in cui la massima sollecitazione di flessione tra le incudini superiori si verifica in una zona priva di sollecitazioni di taglio.
- Anche la norma ISO 178 - Plastics - Determination of Flexural Properties - descrive il test di flessione a tre punti, ma con contenuti tecnici diversi.
- ISO 14125 - Fiber-Reinforced Plastic Composites - Determination of Flexural Properties - stabilisce i metodi di prova a tre e quattro punti per i compositi.
Obiettivi & valori caratteristici Eseguire un test Dimensioni e forme del provino Misurazione della forza & deflessione Velocità di prova Software di prova Automazione FAQ Download Richiedi una consulenza
ASTM D790: Obiettivi & valori caratteristici
Le prove di flessione a 3 punti secondo ASTM D790 rappresentano un metodo classico di caratterizzazione dei materiali plastici rigidi e semirigidi. Le proprietà di flessione determinate con questi test sono di grande importanza per progettisti, ingegneri e produttori per garantire che il materiale plastico utilizzato soddisfi i requisiti per l'applicazione prevista.
Risultato di prova tipici secondo ASTM D790:
- Modulo di flessione: si tratta di una misura della rigidità del materiale e indica la sua capacità di resistere ai carichi di flessione. Lo standard ASTM D790 prevede tre metodi di calcolo per il modulo di flessione, ognuno dei quali porta a risultati diversi:
- Modulo tangente (modulo di elasticità)
Il rapporto, entro il limite elastico, tra la sollecitazione e la deformazione. - Modulo secante
Rapporto tra la sollecitazione e la deformazione corrispondente in un punto qualsiasi della curva sforzo-deformazione. - Modulo della corda
Pendenza tra due punti specifici della curva sollecitazione-deformazione
- Modulo tangente (modulo di elasticità)
- Resistenza alla flessione: fornisce informazioni sul carico massimo che il materiale può sopportare a flessione prima della rottura
- Stress di flessione a una determinata deformazione di flessione
- Sollecitazioni e deformazioni al punto di snervamento e alla rottura del provino
Eseguire un test secondo ASTM D790
- Nella prova di flessione a tre punti secondo la norma ASTM D790, un provino cuboide viene posizionato su due supporti e deformato in modo continuo da un punzone posizionato centralmente con una macchina di prova a una velocità fissa fino alla rottura, con un limite di deformazione del 5%.
- Durante il processo di deformazione, vengono misurate la forza esercitata dal punzone e la deflessione del provino sotto il punzone.
- La curva carico-deflessione risultante può essere convertita in un diagramma sforzo-deformazione utilizzando le dimensioni del provino e la distanza tra i supporti. È importante ricordare che le formule di calcolo previste dalla norma sono valide solo per piccole deflessioni. Questo è il motivo principale per cui la prova di flessione secondo ASTM D790 nella procedura B è limitata a un limite di deformazione del 5%.
Dimensioni provino ASTM D790
Per testare le materie plastiche secondo la norma ASTM D790, i campioni sono prodotti mediante stampaggio a iniezione o lavorati da fogli, lastre o parti stampate mediante lavorazione meccanica.
- Secondo la norma ASTM D790, per lo stampaggio a iniezione si utilizzano solitamente provini con una sezione trasversale di 3,2 mm x 12,7 mm e una lunghezza di 127 mm. Il rapporto spessore/supporto specificato di 16 porta a una luce di supporto di 51 mm. Inoltre, la norma definisce una serie di requisiti aggiuntivi per i provini con spessore superiore a 3,2 mm e inferiore a 1,6 mm.
- Per testare i termoindurenti laminati e i materiali in fogli per l'isolamento elettrico, i provini possono dover essere lavorati fino a raggiungere uno spessore di 25,4 mm o 12,7 mm. Se la resistenza al taglio è molto bassa rispetto alla resistenza alla trazione, il rapporto spessore-supporto deve essere aumentato a 32 o addirittura a 40 per evitare fratture da taglio.
- I test sui compositi con fibre ad alta resistenza vengono eseguiti in base al rapporto tra resistenza a trazione e resistenza al taglio, con un rapporto tra spessore e distanza di supporto di 16, 32 o 40. Per i materiali altamente anisotropi, può essere necessario un rapporto di 60 per una corretta determinazione del modulo.
È necessario prestare molta attenzione quando si misurano le dimensioni dei provini per una prova di flessione. Poiché lo spessore dei provini è calcolato in modo quadratico, anche l'errore relativo subisce la stessa funzione. Un errore di soli 0,1 mm con un provino di altezza pari a 3,2 mm (nominale) produce un errore nello stress di flessione di circa il 5%. Per questo motivo, lo spessore dei provini viene misurato con un micrometro conforme ai requisiti della norma ASTM D5947.
ASTM D790: Misurazione della forza e deflessione
La misurazione della forza secondo ASTM D790 deve essere effettuata nell'intervallo pertinente con un’accuratezza di ±1 % del valore visualizzato. Il sistema di misurazione del carico è tarato secondo ASTM E4.
Secondo ASTM D790, la deflessione al centro tra i supporti può essere misurata tramite la posizione della traversa (tipo I) o direttamente con un sistema di trasduttori di spostamento separato (tipo II):
- Per la misurazione tramite la posizione della traversa, è necessario mantenere un’accuratezza corrispondente alla classe B secondo ASTM E2309. Nel caso di misurazione diretta della deflessione, la prova viene eseguita in conformità alla norma ASTM E83, che prevede il rispetto della classe B-2 per la determinazione del modulo e della classe C per la determinazione delle altre deformazioni.
- Per misurare la deflessione attraverso la posizione della traversa secondo il tipo I, il software di prova testXpert fornisce una correzione automatica della deformazione intrinseca del sistema di prova, in cui la curva di deformazione effettiva della configurazione di prova viene determinata e memorizzata nel software di prova.
ZwickRoell offre diversi sistemi di trasduttori di spostamento di tipo II che soddisfano questi requisiti, ma si differenziano in particolare per la loro capacità di essere combinati con altri metodi di prova:
- Trasduttori meccanici per prove di compressione e flessione, progettati con un braccetto da posizionare direttamente sotto il provino
- Braccetti da utilizzare con gli estensimetri meccanici makroXtens e multiXtens
- Dispositivi di misura con marcature per l'uso di estensimetri ottici videoXtens
Velocità di prova di prova ASTM D790
Metodi di prova secondo ASTM D790 e la relativa influenza sulla velocità di prova:
- Per i materiali che si rompono quando sottoposti a piccole deflessioni, si preferisce utilizzare un tasso di deformazione di 0,01 min-1 secondo il metodo A.
- I materiali che non si rompono né mostrano un punto di snervamento fino a un allungamento del 5% sono testati secondo il metodo B con un tasso di deformazione dieci volte superiore, pari a 0,1 min-1.
Per l'operatore, queste informazioni indicano che la velocità di prova da impostare sulla macchina deve essere calcolata sulla base dello spessore del provino e della distanza di supporto, o del rapporto tra quest’ultima e lo spessore del provino. Questa funzione può essere comodamente memorizzata nel software di prova testXpert e il processo di calcolo può essere automatizzato.
Per un provino standard di 3,2 x 12,7 x 127 mm e un rapporto di supporto di 16, la velocità di prova secondo ASTM D790 è:
- Secondo il metodo A: 1,4 mm/min
- Secondo il metodo B: 13,7 mm/min
Kit per prove di flessione a 3 punti secondo ASTM D790
Una caratteristica fondamentale dei nostri kit di flessione, oltre alla loro accuratezza dimensionale, è il loro allineamento accurato. I supporti sono allineati con precisione sia tra di loro che rispetto al punzone. Nel diagramma carico-deformazione, gli errori di angolo possono creare un'alterazione della curva, falsando così in modo significativo la determinazione del modulo. Supporti regolabili e ben progettati rendono questo procedimento molto più facile. I fermi di centraggio consentono un facile posizionamento del campione.
Vantaggi e caratteristiche del kit di flessione a 3 punti ZwickRoell
- Con il kit per le prove di flessione ZwickRoell è possibile eseguire prove fino a forze massime di 20 kN. La deflessione massima è di 36 mm.
- Utilizzando i distanziatori per impostare la distanza tra i supporti e i fermi di centraggio, il kit può essere impostato in conformità agli standard per le prove ISO 178 e ASTM D790.
- Sia la distanza che l'angolo dei supporti possono essere regolati. Ciò consente di centrarli tra loro e con il punzone e di allinearli con precisione sull'asse del supporto.
- I fermi di centraggio del kit per le prove di flessione vengono impostati e posizionati utilizzando il calibro di distanza.
Macchine di prova per i test di flessione a tre punti secondo ASTM D790
Per eseguire le prove di flessione a 3 punti secondo ASTM D790, è possibile usare le nostre macchine di prova universali: zwickiLine, ProLine e AllroundLine.
Avvio semplice e affidabile della prova secondo ASTM D790 con testXpert
Con il nostro software testXpert, il processo di addestramento dell'operatore è rapido e il test può iniziare immediatamente. Gli unici compiti che vedono sullo schermo sono relativi alle loro specifiche competenze e sono guidati passo dopo passo attraverso il test in conformità alla norma ASTM D790.
- Tutti i valori caratteristici e le impostazioni definiti nella norma ASTM D790 sono inclusi nel standard test program con garanzia di conformità alla norma. Il software di prova guida l'utente passo dopo passo.
- Gli utenti vedono solo i passaggi che devono eseguire, stabiliti attraverso la funzione user management.
- Le dimensioni dei campioni secondo ASTM D790 vengono trasmesse direttamente al software di prova attraverso il collegamento del micrometro e del calibro digitale, risparmiando tempo ed eliminando gli errori.
- testXpert ti permette di ottenere la massima efficienza di prova. È possibile eseguire test fino al 30% più velocemente.
Gestione rapida e priva di errori
- Grazie alle interfacce standardizzate, i task di prova vengono letti rapidamente e senza errori dal sistema ERP o QS e i risultati vengono ritrasmessi dopo il test. In questo modo si risparmiano i tempi di trasmissione e si evitano gli errori.
- L'accesso centralizzato a tutti i dati di prova tramite testXpert Analytics consente di valutare tutte le variabili caratteristiche di diverse serie di test. Anche oltre la norma ASTM D790: il modulo di trazione, il modulo di flessione, la resistenza alla trazione, la resistenza all'impatto, l’indice di fusione e altri valori caratteristici possono essere facilmente confrontati e valutati.
- Con una semplice valutazione a lungo termine, la funzione Trend Analysis rileva le deviazioni nel lungo periodo.
Prove di flessione a 3 punti automatizzate secondo ASTM D790
Soprattutto quando si tratta di grandi volumi di campioni, questi test impegnano molto personale. Un sistema di prova per test automatizzati sulle materie plastiche solleva il personale di laboratorio qualificato da compiti di routine e garantisce la riproducibilità dei risultati dei test. Ciò consente ai dipendenti di svolgere compiti più complessi, come l'interpretazione dei risultati delle prove, la valutazione di nuovi materiali o la partecipazione ad altre attività di ricerca.
Per l'esecuzione automatizzata delle prove di flessione a 3 punti secondo la norma ASTM D790, consigliamo l'uso dei nostri sistemi di prova roboTest N, roboTest L o roboTest R. Grazie a una semplice conversione o all'inclusione di più dispositivi di prova in un unico sistema, è possibile la combinazione di test diversi, ad esempio prove di trazione secondo ASTM D638 e prove di flessione secondo ASTM D790, .
I nostri sistemi di prova automatizzati per i test sulle materie plastiche a confronto Richiedi una consulenza
FAQ - ASTM D790
Entrambe le norme forniscono un metodo per determinare le proprietà di flessione delle materie plastiche, ma differiscono in termini di applicazione, geometria del provino e procedura di prova. Per questo motivo, i risultati delle prove non sono comparabili. Quando si testano le materie plastiche, sono prevedibili differenze dovute alle dimensioni dei provini, che influenzano la struttura del materiale. Altre variabili d'influenza derivano dalle diverse velocità di prova e dalle differenze nella determinazione dei valori dei moduli.
La norma ASTM D790 descrive un metodo di prova utilizzato per determinare le proprietà di flessione delle materie plastiche non rinforzate e rinforzate, compresi i materiali compositi ad alto modulo e i materiali isolanti elettrici. I risultati tipici delle prove includono il modulo di flessione, le sollecitazioni e le deformazioni al punto di snervamento, la resistenza alla flessione e la deformazione a rottura. Le prove sono utilizzate per testare plastiche rigide e semirigide, ma solo fino a un limite di deformazione del 5%.
I risultati delle prove di flessione secondo le norme ISO 178 e ASTM D790 sulle materie plastiche sono in genere simili in termini di grandezza, ma non direttamente comparabili. Ciò è dovuto alle diverse velocità di deformazione nella prova di flessione, ai diversi metodi di calcolo del valore del modulo e alle differenze che possono verificarsi durante la produzione dei campioni.
Gli standard ISO sono sviluppati sulla base di un ampio consenso internazionale stabilito dai comitati di standardizzazione internazionali composti da esperti rappresentativi provenienti da enti nazionali dei Paesi partecipanti che si occupano di rilasciare standard. Gli standard ASTM sono sviluppati a livello nazionale negli Stati Uniti, anche se a livello internazionale l'ASTM consente la partecipazione di esperti esterni agli Stati Uniti.
Il modulo di flessione è una misura della rigidità del materiale e indica la sua capacità di resistere ai carichi di flessione. La resistenza alla flessione fornisce informazioni sul carico massimo che il materiale può sopportare a flessione prima di rompersi.
Lo stress a flessione viene calcolato secondo ASTM D790 e ISO 178 come la sollecitazione estrema della fibra del provino al centro tra i supporti. La formula fornita nello standard si basa su un caso di carico ideale. Gli errori angolari o le forze di attrito sui supporti, che derivano dalla crescente deflessione del provino durante un test di flessione, non sono presi in considerazione. Il calcolo è sufficientemente accurato solo per piccoli angoli di flessione.
Gli errori angolari tra i supporti, o tra i supporti e il punzone, portano a un contatto puntiforme tra il provino e lo strumento di prova all'inizio del test. Con l'aumento del carico, il provino si deforma in torsione e si ottiene un supporto lineare. Queste deformazioni iniziali sono visibili nel diagramma sforzo-deformazione come un cosiddetto “curve foot”, cioè un gradiente crescente nel campo di misura iniziale. I valori del modulo secante e del “chord modulus” possono essere significativamente influenzati da questo effetto, mentre il modulo tangente secondo ASTM D790 è meno sensibile a questo effetto.
