Piegatura a quattro punti

Che cos'è Flessione a quattro punti?

Nella prova di flessione a quattro punti, il provino poggia su due supporti e viene pressato da due naselli di carico separati. Il momento flettente è costante nella regione compresa tra i naselli di carico; la forza di taglio è zero lì. La frattura si verifica quindi nel punto in cui si trova il difetto più debole del campione.

Scopo di Flessione a quattro punti

Lo scopo è determinare la resistenza alla flessione del materiale in modo da riflettere anche la distribuzione dei difetti. Per i materiali sensibili ai difetti come ceramiche e compositi, questo approccio fornisce una resistenza più realistica rispetto al test a tre punti.

A quali prodotti si applica Flessione a quattro punti?

Parti in ceramica tecnica avanzata
Pannelli compositi fibrorinforzati
Travi in cemento e malta
Elementi strutturali in legno ed a base di legno
Provini metallici saldati e rivestiti

In quali settori si utilizza Flessione a quattro punti?

MetalloAutomobilisticoAerospazialeCostruzioniProduzione di macchinariCompositi

Norme relative a Flessione a quattro punti

ASTM D6272 (piegatura a quattro punti della plastica)
EN 843-1 (ceramica tecnica avanzata)
ISO 14125 (compositi, inclusa la configurazione a quattro punti)
EN 12390-5 (calcestruzzo — resistenza alla flessione)

Condizioni di Flessione a quattro punti

Impostare: Due supporti e due naselli di carico; intervallo di carico rispetto allo standard
Regione del momento: Momento costante tra i nasi di carico, taglio zero
Prova la velocità: La velocità data dallo standard per la classe del materiale
Quantità misurate: Resistenza a flessione, modulo a flessione, carico di rottura

Apparecchiatura per Flessione a quattro punti

Macchina universale per tensione-compressione
Dispositivo per piegatura a quattro punti (autoallineante)
Cella di carico e misuratore di deflessione
Apparecchiature per la misurazione dei campioni

Requisiti del campione per Flessione a quattro punti

Le superfici del provino devono essere lavorate secondo lo standard, con i bordi smussati.
Per i campioni in ceramica, la direzione di macinazione della superficie influisce sul risultato e deve essere riportata.
Il numero di campioni deve essere sufficiente per consentire la valutazione statistica.
L'orientamento del campione e la direzione della produzione devono essere registrati.

Durata di Flessione a quattro punti

Il test di un singolo campione richiede pochi minuti. Poiché la distribuzione del difetto richiede molti campioni, la durata totale dipende dal numero di campioni.

Procedura di Flessione a quattro punti

1Il campione viene misurato e viene registrata la sua condizione superficiale.
2Gli intervalli di supporto e carico sono stabiliti secondo lo standard.
3Il provino è centrato sull'attrezzatura.
4Il caricamento viene applicato alla velocità definita.
5Vengono registrati il carico e la deflessione; viene determinato il momento della frattura.
6Viene calcolata la resistenza alla flessione e viene annotata la posizione della frattura.

Criteri di accettazione di Flessione a quattro punti

Lo standard del metodo definisce come viene eseguito il test, non quale dovrebbe essere il risultato. Il limite di accettabilità deriva dallo standard del materiale, dalla specifica del prodotto o dal disegno tecnico del cliente; questa pagina pertanto non prevede alcun limite numerico.

Valutazione dei risultati

Per i materiali sensibili ai difetti, i risultati vengono valutati con parametri di distribuzione (ad esempio il modulo di Weibull) anziché con una singola media. Si prevede una frattura tra i nasi di carico; le fratture che si verificano al di fuori di questa regione sono annotate separatamente.

Rapporto di Flessione a quattro punti

Identificazione del campione, tipo di materiale e numero di colata/lotto, se presente
Geometria del provino, dimensioni e metodo di preparazione
Condizioni standard e di prova applicate
Testare la temperatura e le condizioni ambientali
Valori misurati e quantità calcolate
Fotografie della superficie della frattura o delle rientranze (ove applicabile)
Incertezza di misura (se richiesta)
Una dichiarazione secondo cui il risultato si applica solo al campione sottoposto a prova

Accreditamento

EUROLAB detiene un accreditamento riconosciuto a livello internazionale ottenuto da organismi di accreditamento parte degli accordi di riconoscimento multilaterale IAF e ILAC, secondo ISO / IEC 17025 per prove di laboratorio, ISO / IEC 17020 per ispezione e sorveglianza e ISO / IEC 17021-1 e ISO / IEC 17065 per certificazione di sistema e prodotto. Questa catena garantisce che i rapporti e i certificati emessi siano accettati in tutto il mondo.

Se questo test può essere offerto nell'ambito accreditato dipende dal prodotto e dallo standard applicato; poiché l'accreditamento è basato sul metodo, l'ambito viene confermato per iscritto in fase di offerta.

Ambito e autorizzazioni

Regolamenti correlati

EN 10204 (documenti di ispezione per prodotti metallici)
Regolamento Prodotti da Costruzione EU 305/2011 (per i prodotti utilizzati in edilizia)
Norme armonizzate applicate in base alla famiglia di prodotto

Mekanik Testler — Cosa copre questo ambito di prova?

La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Flessione a quattro punti; le condizioni e i criteri di accettazione di questa prova specifica sono riportati nelle sezioni precedenti. L'ambito specifico del vostro prodotto viene confermato per iscritto in fase di offerta.

Le prove meccaniche misurano come si comporta un materiale o un componente sotto forza. La famiglia va dal carico statico (trazione, compressione, flessione) al comportamento dipendente dal tempo (fatica, scorrimento viscoso), dalla durezza e usura fino alla tenacità a frattura.

Ciò che accomuna queste prove è che il risultato è riportato come una PROPRIETÀ DEL MATERIALE. Il carico di snervamento o la durezza non sono una decisione di conformità; sono dati numerici con cui verranno confrontati il progetto e la norma di prodotto. I rapporti di prova meccanica sono quindi solitamente un input per una decisione ingegneristica piuttosto che per un'approvazione di prodotto — scelta del materiale, coefficiente di sicurezza, previsione della vita.

La distinzione tra comportamento statico e dinamico è la chiave per comprendere il settore. Un componente può apparire del tutto non sollecitato sotto carico statico eppure rompersi sotto carico ripetuto; la rottura a fatica si verifica a tensioni ben inferiori al carico di snervamento e non dà preavviso. Per componenti rotanti, vibranti o soggetti a carico ciclico, una prova di trazione da sola non è quindi una prova sufficiente.

Le condizioni di prova determinano il risultato, ed è fondamentale per la leggibilità del rapporto: geometria del provino, velocità di carico, temperatura, condizionamento e disposizione di serraggio. Lo stesso materiale fornisce valori diversi in condizioni diverse. Nelle materie plastiche l'effetto della velocità è molto marcato, nei metalli l'effetto della temperatura; nei compositi l'orientamento del provino cambia completamente il risultato.

La durezza è la misura più utilizzata in modo scorretto nel settore. Essendo rapida, quasi non distruttiva ed economica, viene spesso usata al posto della resistenza. Esistono tabelle di conversione da durezza a resistenza, ma sono APPROSSIMATIVE e dipendono dal gruppo di materiali; usarle come unica evidenza nell'accettazione del materiale è sbagliato.

Il lato della meccanica della frattura richiede una competenza specifica. Le misurazioni della tenacità a frattura e della velocità di propagazione della cricca da fatica consentono di calcolare quanto durerà una struttura fessurata; sono la base della progettazione tollerante al danno in settori come attrezzature a pressione, strutture aeronautiche e condotte.

Gruppi di metodi in questo ambito

Prove statiche
Trazione, compressione, flessione, taglio e torsione. Si ottengono carico di snervamento e resistenza a trazione, allungamento e modulo di elasticità.
Prove d'urto
Urto con intaglio Charpy e Izod; si determina il comportamento di transizione duttile-fragile del materiale in funzione della temperatura.
Durezza
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore e microdurezza. Prezioso per la profondità del trattamento superficiale e le differenze locali di resistenza.
Fatica
Fatica assiale controllata in forza e deformazione, fatica a flessione; curve S-N e limite di fatica.
Scorrimento viscoso e rilassamento delle tensioni
Comportamento sotto carico a lungo termine ad alta temperatura; determinante per i materiali di caldaie, turbine e attrezzature a pressione.
Meccanica della frattura
Tenacità a frattura in deformazione piana, integrale J, CTOD e velocità di propagazione della cricca da fatica.
Usura e attrito
Abrasione Taber e tamburo rotante, misurazioni del coefficiente di attrito.

Confusioni frequenti in questo ambito

Calcolare la resistenza dalla durezza è approssimativo; non può essere usato come unica evidenza nell'accettazione del materiale.
Una resistenza statica adeguata non dimostra la resistenza a fatica; un componente soggetto a carico ciclico richiede una prova separata.
Se la velocità e la temperatura di prova non sono riportate, il risultato non è confrontabile, in particolare per polimeri e compositi.
Un provino di prova e il pezzo reale potrebbero non dare lo stesso valore; l'orientamento di stampaggio, le linee di giunzione e le differenze nel trattamento superficiale hanno tutti un effetto.
Un valore di resistenza fornito per un composito senza indicare l'orientamento del provino è privo di significato.
Gli equivalenti ASTM e ISO misurano la stessa grandezza ma usano geometrie del provino diverse; i risultati non sono considerati direttamente equivalenti.

Quali decisioni supportano questi risultati

Verifica della progettazione e selezione dei materiali
Controllo dei materiali in ingresso e approvazione del fornitore
Soddisfacimento dei requisiti meccanici della norma di prodotto
Analisi dei guasti, previsione della vita utile e calcolo della tolleranza al danno
Verifica dei processi di trattamento termico e superficiale

Test correlati

Domande frequenti su Flessione a quattro punti

Perché è preferibile la tecnica a quattro punti per la ceramica?

Nella ceramica, la resistenza è determinata dal difetto più grande del materiale. Poiché la configurazione a quattro punti sottopone un volume maggiore allo stesso momento, ha maggiori probabilità di catturare il difetto più debole.

I risultati possono essere confrontati con il test a tre punti?

Non dovrebbero essere confrontati direttamente. Per lo stesso materiale, la prova a quattro punti dà solitamente una resistenza inferiore; se è necessario un confronto, dovrebbero essere utilizzati i dati ottenuti con lo stesso metodo.