Numerose sono le prove di tipo meccanico su materiali a base polimerica: in generale si dividono in prove di urto (alta velocità di deformazione) e prove di trazione/compressione/flessione (bassa velocità di deformazione).
Vengono di seguito brevemente riassunte le prove e le apparecchiature più comuni per caratterizzare meccanicamente un manufatto o un materiale.
Prove meccaniche
Schematizziamo di seguito le tipologie generali di prove meccaniche:
Per fare un esempio, supponiamo di avere un profilo finestra, per caratterizzarlo meccanicamente in maniera completa dovrei pensare a:
Misurare le proprietà del materiale a velocità di deformazione bassa facendo prove di trazione o compressione.
Misurare le proprietà del materiale a velocità di deformazione elevata facendo prove di urto (tipo Izod, Charpy, etc.).
Testare il materiale a velocità di deformazione bassa, facendo sempre prove di trazione o compressione, ma sul pezzo finito.
Testare il materiale a velocità di deformazione elevate, ad esempio con prove di urto con dardo.
Esistono poi prove meccaniche che esulano dallo schema riportato come per esempio le prove di abrasione.
Non consideriamo infine, anche si in effetti si tratta di prove di tipo meccanico, le prove di 'fatica', poichè queste sono specifiche per
l'applicazione (si pensi ad esempio alle prove di flessione per suole di scarpe).
Preparazione dei provini
Mettiamo questo come primo punto, in quanto per tutte le prove di tipo meccanico la preparazione e il condizionamento dei provini
rivestono importanza fondamentale e a volte sono trascurati.
Per fare una prova di urto con intaglio, ad esempio, eseguire la prova è abbastanza semplice e veloce, ma preparare i provini significa:
- preparare lastre perfettamente piane con raffreddamento controllato per evitare tensionamenti congelati
- ricavare un certo numero di provini, madiante fustella o fresa
- effettuare l'intaglio con precisione massima
La preparazione dei provini richiede fino al 90% del lavoro della prova e provini non adeguati rischiano di compromettere il buon
esito delle misure.
Prove di trazione, compressione e flessione
Per misure di questo genere si utilizza un dinamometro, costituito da un telaio sufficientemente robusto, una traversa mobile,
una cella di carico per misurare le forze, morsetti adeguati per serrare i provini e estensimetri per misurare le deformazioni sul provino.
A secondo delle forze in gioco ( che possono variare notevolmente, si pensi alle prove di lacerazione di un film sottile utilizzato
come rivestimento esterno di una carta di credito e a prove di compressione di un tubo per edilizia molto resistente) si devono
scegliere strumenti adeguati.
I tipici valori che si ottengono sono:
1) Modulo elastico
2) Sforzo a snervamento e a rottura
3) Allungamento a snervamento e a rottura
Queste prove sono chiamate 'a velocità di deformazione bassa' in quanto si possono effettuare da 0,1 mm/min fino a 500 mm/min.
Prove di urto Charpy, Izod, trazione per urto, con dardo, etc.
In questo caso si vuole misurare la resistenza all'urto di un materiale o di un manufatto.
Norme internazionali fanno riferimento a pendoli che colpiscono in diversi modi provini con intaglio.
Le prove di urto con dardo cadente sono invece spesso utilizzate per testare la resistenza di un manufatto
(si pensi a un casco da motociclista) e più raramente per misurare le caratteristiche di resistenza all'urto del materiale.
Per queste prove la preparazione e il condizionamento dei provini sono di importanza fondamentale.
Prove di creep
Per caratterizzare meccanicamente un materiale, la cosa più semplice cui pensare è mettergli un peso sopra, aspettare, e misurare la deformazione
nel tempo: questo, semplificato al massimo, è quello che si fa per una prova di creep.
Per diversi motivi (uno di questi è sicuramente la durata della prova, che può essere addirittura di anni),
tali prove sono effettuate molto più raramente rispetto alle prove di trazione.
Altre prove
Senza entrare nel dettaglio, elenchiamo altre prove di tipo meccanico che sono effettuate con apparecchiature specifiche:
- prove di abrasione
- prove di fatica
- misure di durezza
- resistenza allo scoppio
- resistenza al graffio
- resistenza alla perforazione
Maurizio Veronelli