Che cos'è Fracture Toughness?
La prova di tenacità alla frattura è una prova in cui un provino prefessurato viene caricato in modo controllato, determinando la resistenza all'innesco e alla propagazione della fessura in termini di parametri K, J o CTOD.
Scopo di Fracture Toughness
Lo scopo è determinare sperimentalmente il parametro di tenacità del materiale da utilizzare nei calcoli di tolleranza al danno per una struttura fessurata.
A quali prodotti si applica Fracture Toughness?
- Acciai per recipienti a pressione e tubazioni
- Leghe strutturali aerospaziali
- Giunti saldati
- Acciai ad alta resistenza
In quali settori si utilizza Fracture Toughness?
Norme relative a Fracture Toughness
- ASTM E1820
- ASTM E399
- ISO 12135
- BS7448
Condizioni di Fracture Toughness
- Campione
- Provino compatto con tensione (C(T)) o piega con intaglio a bordo singolo (SE(B)).
- Pre-crack
- Una pre-fessurazione della lunghezza definita nella norma è prodotta dalla fatica
- Temperatura
- Definito nelle specifiche
- Quantità misurate
- K_Ic, J_Ic o CTOD; curva di resistenza (J-R)
Apparecchiatura per Fracture Toughness
- Macchina di prova servoidraulica a circuito chiuso
- Calibro di spostamento dell'apertura della fessura (COD).
- Camera di condizionamento della temperatura
- Impianto di pre-cracking
Requisiti del campione per Fracture Toughness
- Requisiti relativi alla geometria e alle dimensioni del campione definiti nello standard
- È necessario verificare la lunghezza e la rettilineità prima della fessura
- L'orientamento del campione e il piano della fessura devono essere documentati
- La lunghezza della fessura deve essere misurata dopo la frattura
Durata di Fracture Toughness
Giorni per campione, compreso il pre-fessurazione; il programma può richiedere settimane.
Procedura di Fracture Toughness
- 1Il campione è lavorato secondo lo standard.
- 2Una pre-cricca è prodotta dalla fatica.
- 3Viene montato il manometro COD e il provino viene portato alla temperatura di prova.
- 4Viene applicato un carico controllato e viene registrato lo spostamento del carico.
- 5La lunghezza della fessura viene misurata dopo la frattura.
- 6Viene calcolato il parametro di tenacità e vengono verificate le condizioni di validità.
Criteri di accettazione di Fracture Toughness
Il criterio di accettazione è indicato nella specifica come valore minimo di tenacità; devono inoltre essere soddisfatte le condizioni di validità della norma.
Valutazione dei risultati
La validità del risultato dipende dalle condizioni dimensionali del campione. Se il requisito relativo alle dimensioni non è soddisfatto, è richiesta la valutazione basata su J o CTOD anziché su K_Ic; un K_Ic non valido non può essere utilizzato nella progettazione.
Rapporto di Fracture Toughness
- Norma applicata
- Tipo, dimensione e orientamento del campione
- Misure pre-fessurazione
- Provare la temperatura
- Parametro di tenacità e verifica di validità
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 autorizzazioniRegolamenti correlati
- Metodi di tolleranza al danno e di valutazione dell'integrità (ad esempio BS 7910)
Prove su metalli e metallurgia — Cosa copre questo ambito di prova?
La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Fracture Toughness; 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 metalliche e metallurgiche determinano il carico che un metallo o un giunto saldato può sopportare, il suo modo di rottura e la sua struttura interna. Il risultato di questa famiglia riguarda spesso non il prodotto in sé ma l'identità del MATERIALE: l'acciaio è davvero della classe dichiarata, il cordone di saldatura fornisce la resistenza prevista dal progetto, il getto contiene un difetto interno inaccettabile?
L'importanza pratica dell'ambito deriva dal fatto che un componente metallico raramente cede in modo graduale. Un componente in plastica si deforma, invecchia, si fessura e di solito dà un preavviso. Un cordone di saldatura o un elemento di fissaggio, invece, spesso si rompe senza preavviso, soprattutto in caso di fatica e frattura fragile. Per questo, in ambiti come apparecchi a pressione, apparecchi di sollevamento, acciaio strutturale e condotte, la prova dei materiali è un obbligo NORMATIVO e non progettuale.
La famiglia riunisce tre gruppi di metodi, ciascuno dei quali risponde a una domanda diversa. Le prove meccaniche quantificano il comportamento del materiale sotto carico. L'esame non distruttivo cerca difetti senza danneggiare il pezzo. La metallografia e l'analisi chimica spiegano perché il materiale si comporta in quel modo — tramite struttura del grano, distribuzione delle fasi, contenuto di inclusioni e composizione della lega.
Il criterio di accettazione di queste prove quasi mai deriva dalla norma di prova, ed è questa la chiave per comprendere l'ambito. La norma di prova indica come effettuare la misura; i valori accettabili derivano dalla norma di prodotto, dalla classe del materiale o dal codice di fabbricazione. La ISO 6892-1 indica come eseguire una prova di trazione; la EN 10025 indica quale carico di snervamento deve fornire quell'acciaio. Nel leggere un rapporto, è essenziale sapere rispetto a quale norma di prodotto è stato valutato.
Il campionamento è parte inseparabile del risultato in questo ambito. Due provini prelevati dalla stessa colata possono dare valori diversi a seconda della direzione e della posizione di prelievo; nei prodotti laminati, i provini paralleli e perpendicolari alla direzione di laminazione producono risultati diversi. Le norme di prodotto disciplinano quindi anche la posizione e l'orientamento del campionamento, e il rapporto deve documentarlo.
Gruppi di metodi in questo ambito
Prove meccaniche
Trazione, compressione, flessione, impatto su intaglio (Charpy), durezza (Brinell, Vickers, Rockwell), fatica, scorrimento viscoso e tenacità a frattura. Forniscono il comportamento del materiale sotto carico in forma numerica.
Esame non distruttivo
Radiografia, esame a ultrasuoni, liquidi penetranti, particelle magnetiche ed esame visivo. Cerca difetti superficiali e interni senza danneggiare il pezzo ed è un passaggio indispensabile nella fabbricazione saldata.
Metallografia
Preparazione del provino, attacco chimico ed esame microscopico. Si valutano dimensione del grano, distribuzione delle fasi, contenuto di inclusioni, profondità di cementazione e zona termicamente alterata della saldatura.
Analisi chimica
La composizione della lega è verificata mediante spettrometria a emissione ottica e chimica umida; la conferma della classe del materiale passa da questa fase.
Comportamento a corrosione
Prove in nebbia salina, di corrosione per vaiolatura e interstiziale, e di corrosione intergranulare. Negli acciai inossidabili possono indicare la qualità del trattamento termico.
Confusioni frequenti in questo ambito
- Un certificato materiale (come EN 10204 3.1) non è un rapporto di prova; è la dichiarazione del produttore. Nelle applicazioni critiche si esegue una verifica indipendente, e le due cose non vanno confuse.
- Le prove di trazione ASTM e ISO misurano le stesse grandezze ma usano geometrie di provino diverse; i risultati non sono considerati direttamente equivalenti, e si applica quanto richiesto dalla specifica.
- Le tabelle di conversione tra durezza e resistenza sono APPROSSIMATIVE. Calcolare il carico di snervamento dalla durezza non è una prova sufficiente per l'accettazione del materiale.
- Nell'esame non distruttivo, "nessun difetto rilevato" non significa che non ci siano difetti; possono essere presenti difetti al di sotto del limite di rilevazione del metodo. Il rapporto deve indicare il metodo applicato e il livello di sensibilità.
- Il superamento di un cordone di saldatura non dimostra che il saldatore o la procedura siano qualificati; sono processi distinti.
Quali decisioni supportano questi risultati
- Verifica del certificato materiale e accettazione del materiale in ingresso
- Approvazione della fabbricazione saldata; qualificazione del saldatore e della procedura
- Controllo di fabbricazione di apparecchi a pressione e componenti strutturali
- Analisi dei guasti e determinazione della causa radice dei danni sul campo
- Verifica dei processi di trattamento termico e superficiale
Test correlati
Domande frequenti su Fracture Toughness
Secondo quale standard è realizzato Fracture Toughness?
Fracture Toughness viene eseguito nell'ambito ASTM E1820, ASTM E399, ISO 12135 e BS7448. I valori limite ed i criteri di accettazione da applicare sono definiti nella norma di prodotto; La versione valida per il vostro prodotto viene confermata per iscritto in fase di offerta.
A quali prodotti si applica Fracture Toughness?
Applicato principalmente a Acciai per recipienti a pressione e tubazioni, Leghe strutturali aerospaziali, Giunti saldati e Acciai ad alta resistenza. L'inclusione del prodotto nell'ambito di applicazione viene determinata esaminandone le specifiche tecniche e l'uso previsto.
In quali condizioni viene eseguito Fracture Toughness?
I parametri determinanti sono: Campione — Provino compatto con tensione (C(T)) o piega con intaglio a bordo singolo (SE(B))., Pre-crack — Una pre-fessurazione della lunghezza definita nella norma è prodotta dalla fatica e Temperatura — Definito nelle specifiche. I termini completi si trovano nella sezione "Condizioni di prova" della pagina e variano a seconda dello standard del prodotto.
Che tipo di campione è necessario per Fracture Toughness?
Requisiti relativi alla geometria e alle dimensioni del campione definiti nello standard, È necessario verificare la lunghezza e la rettilineità prima della fessura e L'orientamento del campione e il piano della fessura devono essere documentati. Il numero di campioni è determinato in base allo standard di prodotto e all'ambito da riportare.
Quanto tempo impiega Fracture Toughness?
Giorni per campione, compreso il pre-fessurazione; il programma può richiedere settimane. Questa durata appartiene all'esperimento stesso; Vengono inoltre valutate la preparazione dei campioni, l'accodamento e la reportistica. Nell'offerta è riportata una pianificazione realistica per il tuo prodotto.
Qual è il risultato Fracture Toughness chiamato "appropriato"?
Il criterio di accettazione è indicato nella specifica come valore minimo di tenacità; devono inoltre essere soddisfatte le condizioni di validità della norma.