Prove materiali
Le prove materiali distruttive e non distruttive esaminano il carico meccanico di un materiale fino a rottura o fino ad una specifica deformazione. Le prove possono essere eseguite in diverse condizioni ambientali.
Attraverso i valori caratteristici del materiale si ottiene una chiara definizione delle sue proprietà, fondamentali nell’analisi comparativa tra diversi materiali.
Le prove sui materiali non vengono eseguite solo presso gli istituti di ricerca, ma aiutano anche le aziende ad ottenere conoscenze preziose per lo sviluppo di nuovi prodotti e il miglioramento di quelli già esistenti.
Tipi di prove Prove materiali distruttive Prove materiali non distruttive
Macchine per prove statiche Macchine per prove dinamiche
I metodi di prova standardizzati (ad esempio, ASTM e ISO), riconosciuti in tutto il mondo per garantire la qualità e la sicurezza nei diversi settori industriali, svolgono un ruolo centrale nelle prove materiali meccaniche e sui componenti. Essi forniscono specifiche precise per le procedure di prova, le condizioni e configurazioni di prova:
Metodi di prova
Nell'ambito delle prove materiali si possono applicare diversi metodi:
- Nelle prove quasi statiche o statiche il carico viene applicato al provino in modo lento e costante. Nelle prove statiche si determinano le proprietà di resistenza e deformazione dei provini e dei componenti, principalmente sottoposti a trazione, compressione e flessione, ma anche taglio o torsione. A differenza delle prove dinamiche, le prove statiche sui materiali vengono effettuate a velocità ridotte.
- Durante le prove dinamiche il provino viene sottoposto ad un carico di impatto o il carico influenza periodicamente il provino per un periodo di tempo più lungo. Si definisce prova dinamica la prova (distruttiva) su materiali o componenti, che viene eseguita con movimento rapido (dinamico), come ad esempio i test eseguiti con i pendoli per prove di impatto, con le torri di caduta o i test ad alta velocità (prove di foratura o di trazione ad alta velocità).
- Prove materiali cicliche/prove a fatica:: nelle prove cicliche sui materiali, il provino viene sottoposto a cicli di carico continui. In base alla macchina, questi cicli di carico possono essere di trazione/compressione, con carico pulsante o alternato in forma sinusoidale, triangolare, ecc.
Prove materiali distruttive
Nelle prove distruttive sui materiali, i provini, ricavati da un materiale, vengono analizzati sotto carico meccanico o chimico. Il provino viene distrutto o trasformato in superficie, per questo, dopo la prova non può più essere utilizzato.
Le prove distruttive sui materiali svolgono un ruolo particolarmente importante nell'industria automobilistica e nell'ingegneria aerospaziale, poiché in questi settori la fatica del materiale rappresenta un fattore di rischio molto elevato. Allo stesso modo, le prove su materiali e componenti sono diventate indispensabili nell’industriale medicale.
Nella maggior parte dei metodi di prova il provino viene distrutto:
- Prova di trazione
- Prove di compressione/crush test
- Prova di flessione
- Prove di fatica
- Meccanica della frattura
- Prove di impatto
- Test di caduta
- Melt flow test: Misurazione MFR e MVR nelle materie plastiche
- Prove di trazione ad alta velocità
- Metodi di prova per i test sulle lamiere
- Shear test
- Prove biassiali
- Prove di creep
Prove materiali non distruttive
Nelle prove non distruttive (NDT) viene testata la qualità di un provino senza danneggiarlo. In questo modo si può garantire che la qualità del materiale sia sufficientemente elevata per la lavorazione successiva e che possa resistere in modo affidabile ai carichi a lungo termine.
I metodi delle prove non distruttive includono:
- Prove di durezza
- Prove di attrito statico e dinamico
- Rebound test
- Prove su componenti
- Prove di verifica del funzionamento
Alcune applicazioni delle prove materiali non distruttive
Film
Le prove di attrito statico e dinamico fanno parte dei test non distruttivi sui materiali.
Schiuma
Viene misurata la durezza di indentazione sulle schiume.
Erogatore spray
Test non distruttivo del funzionamento dell’erogatore spray
Parti e componenti di una macchina di prova materiali
In generale, tutte le macchine di prova materiali hanno componenti simili. Molti componenti sono adattati al telaio di carico:
Elettronica Afferraggi Estensimetri Celle di carico Software di prova
Metodi di prova standardizzati nelle prove materiali meccaniche
Le prove sui materiali comprendono una varietà di metodi di prova con cui vengono determinati il comportamento e le caratteristiche dei provini standard, delle parti finite e dei componenti (test sui componenti) sottoposti a carico meccanico, termico o chimico. I requisiti per le procedure di prova differiscono nei vari settori industriale e sono definiti principalmente nelle norme ISO e ASTM, ma anche in norme specifiche del settore e negli standard di fabbrica dei produttori.
Qui trovi una panoramica dei principali metodi di prova standardizzati per le prove materiali meccaniche e sui componenti:
| Short description | Standards |
|---|---|
| Idrogeno & metalli | KIH test |
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| Medicale | Camera bianca |
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| Compositi e materie plastiche | Prove di compressione (carico assiale) |
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| Metalli | Fatica termomeccanica (TMF) |
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| Carta & cartone | Prova di flessione / qualità della cordonatura |
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| Medicale| Test sulle mascherine facciali |
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| Materie plastiche | Elastomeri | Prove di trazione |
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| Metalli | Lamiere | Cupping test secondo Erichsen & Olsen |
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| Metalli | Prove di trazione (temperatura ambiente) |
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| Metalli | Lamiera | Earing test |
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| Metalli | Lamiera | Prove di espansione del foro, sensibilità alla cricca sul bordo |
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| Tessile | Filo, filato, spago | Prove di trazione |
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| Medicale | Connessioni Luer/Luer lock - sostituito da ISO 80369 |
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| Materie plastiche | Prove di trazione |
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| Materie plastiche | Film | Prove di trazione |
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| Materie plastiche | Tubi | Rigidità dell'anello / flessibilità dell’anello |
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| Carta | Tessuto | Test di resistenza allo scoppio / prova di punzonatura |
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| Materiali da costruzione | Vetro e tegole | Prove di flessione |
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| Autoiniettori |
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| Prove di compressione con applicazione del carico di taglio |
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| Metalli | Tubi | Prove di trazione su anello |
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| Metalli | Tubi | Prove di appiattimento del tubo |
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| Idrogeno & metalli | Cedimento del materiale dovuto all'infragilimento da idrogeno |
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| Materie plastiche | Prove di trazione |
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| Metalli | Provini | Prove di trazione |
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| Metalli | Tubi | Prove di espansione della deriva |
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| Idrogeno & metalli | Infragilimento da idrogeno dell’acciaio nel processo di rivestimento |
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| Compositi | Prove di compressione (carico combinato) |
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| Metalli | Tubi | Prove di bordatura |
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| Compositi| Prove di compressione su provini intagliati (OHC, FHC) |
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| Metalli | Tubi | Prove di allargamento su anello |
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| Metalli | Prove di trazione (temperatura elevata) |
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| Compositi | Prove di trazione |
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| Compositi | Prove di trazione |
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| Metalli | Prove di trazione (temperatura elevata) |
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| Carta & cartone | Resistenza alla compressione in configurazione "short-span” (S-test) |
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| Materie plastiche | Schiuma flessibile | Standard collettivo per vari test |
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| Materie plastiche | Film | Prove di trazione |
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| Metalli | Prove di trazione (temperatura ambiente) |
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| Materie plastiche | Prove di trazione ad alta velocità di deformazione (prova di trazione ad alta velocità) |
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| Medicale | Protesi dell’anca | Prove di fatica sull’albero femorale / Vita a fatica finita |
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| Medicale | Protesi dell’anca | Test di compressione/trazione sulle teste femorali modulari |
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| Medicale | Protesi dell’anca| Metodo di prova deformazione del guscio acetabolare |
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| Medicale | Protesi dell’anca | Protesi per lo smontaggio del guscio acetabolare / liner |
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| Medicale | Impianti d'anca | Resistenza alla coppia sulla testa femorale - albero femorale |
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| Medicale | Protesi dell’anca | Forza per lo smontaggio della connessione conica |
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| Medicale | Protesi dell’anca | Resistenza a fatica delle teste femorali in ceramica |
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| Medicale | Protesi dell’anca | Prove di fatica sugli steli femorali in metallo |
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| Metalli | Prove di fatica a basso numero di cicli (LCF) |
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| Medicale | Protesi del ginocchio | Prove di fatica del piatto tibiale |
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| Metalli | Lamiera | Cupping test, curva di limite di formabilità (FLC) |
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| Metalli | Lamiera | Earing test, Fukui |
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| Tessile | Cinghie, cinture, corde, cordame | Prove di trazione / prove di adesione |
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| Cartone | Cartone ondulato | Resistenza alle pieghe |
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| Carta | Tessuto | Prove di trazione a secco |
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| Materiali da costruzione | Legno | Prove di trazione e flessione |
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| Medicale | Impianti spinali | Prove statiche & dinamiche / modello di vertebrectomia |
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| Medicale | Impianti dentali | Prove di fatica |
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| Medicale | Imballaggio | Forza di tenuta residua (RSF) su fiale |
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| Medicale | Penne insuliniche e iniettori a penna | Prova di garanzia della qualità |
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| Metalli | Durezza Rockwell |
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| Metalli | Durezza Jominy Prova di tempra finale (Jominy) |
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| Materie plastiche | Schiuma flessibile | Valore dello sforzo in compressione |
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| Materie plastiche | Schiuma flessibile | Durezza di indentazione |
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| Carta & cartone | Prove di flessione (2 punti) |
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| Materie plastiche | Tubi | Test di creep |
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| Materie plastiche | Forza di impatto Charpy |
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| Metalli | Prove di fatica (S-N curve test) |
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| Metalli | Lamiera | Cupping test, rigonfiamento |
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| Tessile | Prove su tessuti, tessuti rivestiti e geotessili |
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| Carta & cartone | Prove di flessione (4 punti) |
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| Carta | Tessuto | Prove di trazione in umido |
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| Medicale | Industria Odontoiatrica | Resistenza alla flessione della ceramica |
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| Medicale | Cateteri | Prove Trazione |
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| Compositi | Prove di compressione dopo l'impatto (CAI) |
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| Medicale | Guanti da visita medica | Prova di trazione |
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| Medicale | Siringhe, preriempite | Metodo di prova per la valutazione dell'integrità e della funzionalità |
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| Materie plastiche | Forza di impatto Izod |
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| Metalli | Durezza Vickers |
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| Carta & cartone | Prove di Coesione Interna “Bond-test” / Prove di trazione in direzione Z |
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| Materie plastiche | Film | Resistenza alla punzonatura |
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| Materie plastiche | Forza di impatto Izod |
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| Metalli | Lamiera | Cupping test, Prova VW |
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| Tessile | Prodotti finiti | Prove di trazione |
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| Cartone | Cartone ondulato | Prove di schiacciamento e di impilamento della scatola |
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| Materie plastiche | Componenti | Test Dynstat |
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| Materie plastiche | Schiuma flessibile | Proprietà di trazione |
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| Materie plastiche | Schiuma flessibile | Resistenza allo strappo |
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| Materie plastiche | Forza di impatto, trazione |
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| Compositi | Prove di flessione |
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| Materie plastiche | Tubi | Proprietà di trazione |
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| Materie plastiche | Prove di punzonatura su piastre |
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| Materie plastiche | Prova di flessione a 3 punti |
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| Materie plastiche | Prova di flessione a 3 punti |
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| Metalli | Durezza Brinell |
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| Metalli | Prove di flessione |
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| Carta | Coefficiente di attrito |
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| Cartone | Cartone ondulato | Test di schiacciamento del bordo (ECT) |
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| Medicale | Impianti spinali | Prove su dispositivi di fusione del corpo intervertebrale |
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| Materie plastiche | Film | Coefficiente di attrito (COF) |
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| Medicale | Stent | Prove di compressione radiali |
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| Metalli | Lamiere in metallo | valore r |
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| Medicale| Siringhe | Forza di scorrimento del pistone delle siringhe |
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| Materie plastiche | Schiume flessibili | Test di fatica con applicazione ripetuta del carico |
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| Materie plastiche | Tubi | Crescita della cricca |
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| Metalli | Lamiere in metallo | valore n |
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| Materie plastiche | Prove per la determinazione dell'indice di fluidità (MVR, FRR) |
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| Materie plastiche | Melt flow test (MFR, MVR, FRR) |
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| Metalli | meccanica della frattura crescita della cricca da/dN |
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| Metalli | Meccanica della frattura fattore di intensificazione critico K1C |
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| Metalli | Prove di impatto Charpy con intaglio |
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| Cartone | Cartone ondulato | Test di schiacciamento piatto (FCT) |
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| Metalli | Prove di impatto su provino Charpy & Izod con intaglio |
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| Metalli | Acciaio per cemento armato | Prove di trazione, flessione e fatica |
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| Metalli | Acciaio per cemento armato | Prove di taglio |
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| Compositi | Resistenza al taglio interlaminare (ILSS) |
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| Metalli | Trefoli in acciaio | Prove di trazione e fatica |
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| Metalli | Elementi di fissaggio filettati | Prove di trazione, forza di prova, impatto, durezza e torsione |
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| Metalli | Dadi | Forza di prova, test di durezza e allargamento dei dadi |
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| Metalli | Elementi di fissaggio filettati | Prove di fatica |
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| Metalli | Prove con torri di caduta |
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| Metalli | Durezza Leeb |
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| Medicale | Connettori Luer / Luer lock |
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| Materie plastiche | Film | Coefficiente di attrito (COF) |
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| Metalli | Profondità di indurimento superficiale (SHD), Profondità indurimento effettiva (DS) |
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| Materie plastiche | Nastro adesivo | Adesione al peel / Prova di peel |
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| Metalli | Profondità di nitrurazione (NHD) |
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| Carta | Prova di trazione zero-span |
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| Metalli | Profondità di cementazione (CHD) |
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| Metalli | Durezza Vickers & Knoop |
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| Cartone | Cartone ondulato | Prove di punzonatura |
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| Materie plastiche | Schiuma rigida | Test di compressione |
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| Compositi | Forza dei legami adesivi (Lap Shear Test) |
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| Medicale | Placche ossee | Resistenza alla flessione |
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| Materie plastiche | Temperatura di rammollimento a flessione (HDT) e temperatura di rammollimento Vicat (VST) |
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| Carta & cartone | Resistenza alla compressione / prova di serraggio corto (SCT) |
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| Cartone | Test di scoppio del cartone ondulato pesante |
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| Compositi | Shear test (prova di taglio in piano) |
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| Medicale | Viti ossee | Proprietà meccaniche |
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| Medicale | Cannula e aghi | Resistenza alla rottura |
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| Materie plastiche | Tubi | Temperatura di rammollimento Vicat |
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| Carta & cartone | Prova di schiacciamento dell’anello (RCT) |
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| Cartone | Cartone pieghevole | Simulazione della cordonatura |
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| Compositi | Shear test con intaglio a V (Iosipescu & V-notch rail) |
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| Carta | Resistenza allo schiacciamento piatto / test su corrugati medi (CMT) |
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| Compositi | Tasso di rilascio di energia G |
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| Prova di durezza |
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| Materie plastiche | Tubi | Test di Impatto |
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| Test di durezza Shore su materie plastiche ed elastomeri |
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| Materie plastiche | Durezza IRHD |
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| Carta & cartone | Prova di scoppio |
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| Materie plastiche | Prove di creep |
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| Carta & cartone | Prova di trazione a secco |
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| Carta & cartone | Prova di trazione in umido |
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Prodotti per le prove materiali statiche
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