Metodi per la caratterizzazione della crescita lenta della cricca (SCG)
I tubi in polietilene come PE80, PE100 o il PE100RC migliorato mostrano diversi livelli di sensibilità alla crescita lenta della cricca. I termini “Environmental Stress Cracking" (ESC) e "Slow Crack Growth" (SCG) vengono utilizzati per descrivere questo comportamento. Questo tipo di cedimento avviene ben al di sotto del carico di snervamento del materiale ed è quindi di cruciale importanza nella valutazione a lungo termine delle proprietà meccaniche del materiale.
Nella parte anteriore della cricca sono visibili le cosiddette fibrille che sotto carico mostrano un cedimento dipendente dal tempo. Per caratterizzare questo meccanismo è possibile eseguire queste prove:
- Prove di creep con pressione interna costante: ISO 1167, ISO 9080
- Crescita lenta della cricca sui tubi con intaglio: ISO 13479
- Prove di creep con intaglio pieno (FNTC): ISO 16770
- Prove di trazione con intaglio su polietilene (PENT): ASTM F1473, ISO 16241
- Prove ESCR (Environmental Stress Cracking Resistance) ASTM D1693
- Metodo di prova del cono ISO 13480
I provini vengono intagliati e portati a temperatura elevata all’interno di un liquido con effetto accelerante, solitamente Igepal® CO-630.
Recenti ricerche hanno generato ulteriori metodi di prova che consentono una buona valutazione delle proprietà dell'ECG in tempi brevi. Questi metodi di prova comportano per l'utente una notevole riduzione dell’investimento di prova e risultati disponibili rapidamente.
Nel 2015 sono state pubblicate le seguenti normative:
- ISO 18488 Polietilene (PE) per i sistemi di tubazioni -- Determinazione del modulo di indurimento da deformazione relativo alla crescita lenta della cricca
- ISO 18489 Polietilene (PE) per i sistemi di tubazioni -- Determinazione della resistenza alla crescita lenta della cricca mediante carico ciclico-- Metodo di prova Cracked Round Bar
Determinazione del modulo di indurimento da deformazione in accordo alla ISO 18488
Con questo metodo di prova si testa, sotto carico di trazione, un provino “dumbbel” di piccole dimensioni con spalle relativamente larghe. Il modulo di indurimento a deformazione del PE viene misurato ad una temperatura di 80 °C con un indice di deformazione λ compreso fra 8 e 12, questo corrisponde a un intervallo di deformazione del 400% fra il 700% e il 1100% dei punti di deformazione. In questo intervallo il polimero è già completamente allungato, consentendo di misurare il comportamento di deformazione delle fibrille. Il diagramma della deformazione reale relativo alla deformazione di un solido neo-Hookean (λ² - 1/λ) mostra un gradiente virtualmente lineare per il PE, descritto da un'equazione lineare nella forma σ true = Gp (λ² - 1/λ) +C. Gp è il fattore di gradiente delle linee.
Prodotti correlati alla ISO 18488
Per la determinazione del modulo di indurimento a deformazione in accordo alla ISO 18488 è necessaria una macchina di prova elettromeccanica configurata, ad esempio, come segue:
- Macchina di prova AllrounLine Z005 (o superiori)
- Camera climatica che permette un movimento di trazione del morsetto di almeno 360 mm
- Sistema di misurazione meccanica o ottica dell’allungamento, ad esempio estensimetro videoXtens
- Afferraggi a chiusura parallela, come le morse pneumatiche. Programma di prova standard testXpert secondo la ISO 18488 per l’analisi della "deformazione reale" sulla deformazione relativa al solido neo-Hookean, così come la "deformazione reale" sull’indice di deformazione λ e il calcolo del GP, nonché il controllo del coefficiente di regressione r.
Determinazione della resistenza alla crescita lenta della cricca mediante carico ciclico, in accordo alla ISO 18489
Questo metodo utilizza un provino cilindrico, nel quale è stato inserito un intaglio iniziale circonferenziale e applicato un carico ciclico con ampiezza di forza costante, la quale è stata selezionata in modo da consentire una crescita lenta della cricca.
Il risultato della prova è il numero di cicli fino al cedimento del provino che viene visualizzato in funzione della sollecitazione applicata Δσ0 alla lunghezza iniziale della cricca.
Con il nuovo metodo di prova secondo la norma ISO 18489 la durata della prova è mantenuta al minimo. Essa dovrebbe essere ridotta soprattutto all'altezza del carico ciclico in funzione della geometria del provino. Un altro vantaggio di questo metodo di prova è il mantenimento della struttura polimerica del provino, grazie alle prove a temperatura ambiente.
Prodotti correlati alla ISO 18489
Per le prove in accordo alla ISO 18489 ZwickRoell ha sviluppato la macchina di prova LTM con tecnologia di azionamento lineare brevettata e gli afferraggi pneumatici a forza controllata.
- I cicli di carico vengono applicati in modo preciso ed uniforme. Oltre al controllo della forza, sono possibili anche: il controllo del valore di picco, il controllo della corsa del pistone e
- il controllo diretto della deformazione tramite estensimetro.
- Gli afferraggi controllati in forza evitano in modo affidabile il sovraccarico del provino durante il processo di serraggio
- L'azionamento senza usura e il basso consumo energetico garantiscono bassi costi di gestione
- Il software testXpert III controlla l'intera sequenza di prova e produce i risultati in forma chiara ed esportabile.
Queste caratteristiche rendono la macchina ZwickRoell LTM ideale per testare in modo efficiente la resistenza alla crescita lenta della cricca secondo la norma ISO 18489.
Approfitta del software di prova leader nelle prove materiali
Il software di prova testXpert ZwickRoell offre:
- Funzionamento semplice: inizia subito a fare i test e diventa un utente testXpert mantenendo la massima sicurezza.
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