Cosa chiede il cliente
Il cliente necessita di fare una valutazione delle proprietà meccaniche a trazione di un materiale a base uretanica (TPU) che verrà utilizzato a temperatura di circa -40°C. Diventa quindi fondamentale per il cliente avere la possibilità di studiare il comportamento meccanico del materiale (ISO 527) a temperatura diversa da quella ambientale 23°C. Valutando la resistenza meccanica a -40°C sarà in grado di stabilire se il materiale che ipotizza di usare è idoneo o meno all’applicazione.
La soluzione proposta da Plastanalisi
Il laboratorio Plastanalisi è dotato di un dinamometro con camera climatica e può quindi eseguire il test a temperature diversa da quelle ambientali (range di lavoro classico -40°C – +220°C).
L’attrezzatura per lo svolgimento delle prove è composta da:
- Dinamometro con doppia cella di carico 25kN e 1kN;
- Morsetti per prove di trazione, flessione, piastre per prove compressione;
- Camera climatica da -70°C a +280°C;
- Video estensimetro;
- Software innovativo elaborazione report personalizzati (a seguire si riportano esempi di analisi).
La caratterizzazione dei materiali polimerici, rappresenta uno degli aspetti fondamentali nell’ambito dell’ingegneria dei materiali e della ricerca industriale. Questo tipo di analisi, specie per quanto riguarda l’influenza di temperatura e velocità di deformazione, consente di comprendere come questi parametri influiscano sul comportamento meccanico del polimero, fornendo indicazioni preziose per ottimizzare processi produttivi e garantire prestazioni affidabili in esercizio.
Nella progettazione di componenti plastici, infatti, diventa essenziale conoscere e prevedere il comportamento del materiale quando sottoposto a diverse condizioni di sollecitazione. La temperatura e la velocità di deformazione sono due grandezze che, in maniera sinergica, modificano parametri chiave come resistenza, duttilità, modulo elastico, capacità di dissipazione dell’energia e modalità di rottura. La necessità di capire a fondo questi effetti è cruciale soprattutto nei settori automotive, elettronico ed elettrotecnico, nonché in svariati contesti industriali dove i materiali polimerici sono esposti a range termici e tassi di sollecitazione significativamente diversi.
Influenza della temperatura sulle proprietà meccaniche
La temperatura è uno dei parametri di maggiore impatto sulla risposta meccanica dei materiali plastici. In generale, al crescere della temperatura, un materiale plastico tende a diminuire la sua rigidezza (modulo elastico) e la sua resistenza a trazione, diventando più duttile. Al contrario, a basse temperature, il comportamento meccanico diventa più fragile, con un modulo elastico più elevato.
Prove di trazione e flessione a varie temperature
Si preparano provini standard (solitamente dog-bone, secondo normative come ISO 527 per prove trazione oppure provini 80*10*4 mm secondo ISO 178 per prove flessione) e si eseguono test di trazione o flessione a diverse temperature. Questi test consentono di valutare come il modulo elastico, il carico di rottura e l’allungamento a rottura varino in funzione della temperatura. Da un punto di vista pratico, la corretta caratterizzazione di questi effetti permette di progettare pezzi più sicuri e di evitare fenomeni di cedimento imprevisti. Essa costituisce, allo stesso tempo, la base per lo sviluppo di nuove leghe polimeriche e compositi in grado di offrire migliori prestazioni. Inoltre, la conoscenza di tali fenomeni risulta rilevante negli ambiti produttivi dove la rapida deformazione del manufatto e la variazione di temperatura sono frequenti, come nello stampaggio a iniezione o nello stampaggio a caldo di semilavorati.
Risultati analisi
Al cliente viene fornita una tabella dettagliata (che si riporta a titolo esemplificativo) in cui vengono riportati i dati ottenuti dai test sopra citati. Il cliente ha quindi la possibilità di valutare l’idoneità all’applicazione del materiale (TPU) sulla base dei risultati ottenuti.
