Le macchine di prova elettrodinamiche STEP Lab eseguono prove DMA su provini di ogni dimensione, dal piccolo campione di materiale al componente, con frequenze fino a 1000 Hz e un controllo accurato di forza e spostamento.
La DMA (Dynamic Mechanical Analysis) è una prova che caratterizza le proprietà di un materiale in funzione di temperatura, tempo, frequenza, sollecitazione e atmosfera. Al provino si applica una piccola deformazione sinusoidale, in controllo di forza o di spostamento, e se ne misura la risposta.
Dall’ampiezza della risposta e dallo sfasamento si ricavano le grandezze tipiche della prova:
Modulo di conservazione (E’)
La parte elastica: l’energia che il materiale restituisce.
Modulo di perdita (E’’)
La parte viscosa: l’energia che il materiale dissipa.
Tan δ
Il rapporto tra E” ed E’. Indica lo smorzamento.
Transizione vetrosa (Tg)
Si individua dal picco di tan δ al variare della temperatura.
Fino a 1000 Hz sulle macchine UHF.
Adatte anche a materiali rigidi e provini di sezione importante.
DMA, fatica e altre prove dinamiche.
100% elettrica. Ideale per laboratori.
Macchina ad altissima frequenza UHF
STEP Lab propone tre famiglie di macchine elettrodinamiche per le prove DMA: UD, XUD e UHF. La scelta dipende dal materiale, dalla forza e dalla frequenza richieste.
UD - Frequenze fino a 250 Hz
| UD SERIES | UNITS | UD01 | UD04 | UD08 | UD012 | UD025 | UD030 | UD050 | UD100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Max. Dynamic Force | kN | 0.70 | 4.00 | 8.00 | 12.00 | 25.00 | 30.00 | 50.00 | 100.00 |
| Max. Static Force | kN | 0.54 | 2.90 | 5.80 | 8.70 | 14.50 | 19.20 | 29.00 | 58.00 |
| Max. Test Speed | m/s | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 1.00 | 2.00 | 1.00 | 1.00 |
| Max. Test Frequency | Hz | 125* | 125* | 125* | 125* | 100 | 125* | 100 | 100 |
| Standard Stroke | mm | 80 | 250 | 250 | 250 | 130 | 100 | 130 | 130 |
| Cooling | Air | Air | Air | Air | Water closed circuit | Water closed circuit | Water closed circuit | Water closed circuit | |
| Working Temperature | °C | 5-30 | |||||||
| Facility Requirement | 3PH 400V | ||||||||
XUD - Frequenze fino a 600 Hz
| XUD SERIES | UNITS | XUD05 | XUD010 | XUD020 | XUD030 |
|---|---|---|---|---|---|
| Max. Peak Force | kN | 5.5 | 10.4 | 20.5 | 31.2 |
| Max. Dynamic Force | kN | 1.5 | 2.7 | 5.4 | 8.1 |
| Max. Static Force | kN | 1.0 | 2.1 | 4.2 | 6.3 |
| Max. Test Speed | m/s | 6.0 | |||
| Max. Speed at Peak Force | m/s | 4.0 | |||
| Max. Test Frequency | Hz | 600 | |||
| Standard Stroke | mm | 220 | |||
| Working Temperature | °C | 5-30 | |||
| Cooling | Air | ||||
| Facility Requirement | 3PH 400V | ||||
UHF - Frequenze fino a 1000 Hz
| UHF Specs | UNITS | UHF04 | UHF010 | UHF020 | UHF025 |
|---|---|---|---|---|---|
| Max. Peak force | kN | 4.40 | 11.10 | 20.75 | 24.75 |
| Max. Dynamic force (Sinusoidal fatigue) | kN | 2.25 | 5.55 | 10.65 | 15.85 |
| Max. Static force | kN | 1.25 | 3.20 | 6.20 | 9.30 |
| Max. Test speed@Peak force | m/s | 5 | 5 | 2.7 | 2.7 |
| Max. Test frequency | Hz | 1000 | 1000 | 600 | 600 |
| Standard stroke | mm | 115 | 115 | 160 | 160 |
| Working temperature | °C | 5-30 | 5-30 | 5-30 | 5-30 |
| Cooling | - | Air | Air | Air | Air |
| Facility requirement | - | 3PH 400V | 3PH 400V | 3PH 400V | 3PH 400V |
| Standard | Materials | Mode / method | Quantity determined | Notes |
|---|---|---|---|---|
| ISO 6721-1 | Plastics | General principles | Definitions and principles shared by all parts of the series | Introductory part |
| ISO 6721-2 | Plastics | Torsion pendulum | Storage and loss components of the torsional modulus versus temperature | Low frequency |
| ISO 6721-3 | Plastics | Flexural vibration, resonance-curve method | Dynamic mechanical properties in flexure | Resonance method |
| ISO 6721-4 | Plastics | Tensile vibration, non-resonance method | Dynamic mechanical properties in tension | Forced vibration |
| ISO 6721-5 | Plastics | Flexural vibration, non-resonance method | Dynamic mechanical properties in flexure | Forced vibration |
| ISO 6721-6 | Plastics | Shear vibration, non-resonance method | Complex shear modulus G* | Typical frequencies from 0.01 to 100 Hz, storage moduli from 0.1 to 50 MPa |
| ISO 6721-7 | Plastics | Torsional vibration, non-resonance method | Dynamic mechanical properties in torsion | Better suited than shear mode for materials above 50 MPa |
| ISO 6721-11 | Plastics | Temperature scan | Glass transition temperature | Tg by DMA |
| ISO 6721-12 | Plastics | Compressive vibration, non-resonance method | Dynamic mechanical properties in compression | Forced vibration |
| ISO 4664-1 | Vulcanized and thermoplastic rubber | General guidance on free and forced vibration methods, for both materials and products | Dynamic properties (stiffness, damping) | Excludes rebound resilience and tests aimed mainly at fatiguing the rubber. 2022 edition |
| ISO 4664-2 | Vulcanized and thermoplastic rubber | Torsion pendulum at low frequencies | Shear modulus and mechanical damping | 0.1 to 10 Hz, very small strains |
| ASTM D4065 | Plastics | General practice for gathering and reporting DMA data | Elastic and loss moduli and transition temperatures versus temperature, frequency or time | 2020 edition |
| ASTM D4092 | Polymers | Terminology | Definitions of terms used in dynamic mechanical measurements | 2021 edition |
| ASTM D5023 | Plastics | Flexure, three-point bending | Dynamic mechanical properties | |
| ASTM D5418 | Plastics | Flexure, dual cantilever beam | Dynamic mechanical properties | |
| ASTM D5026 | Plastics | Tension | Dynamic mechanical properties | |
| ASTM D5279 | Plastics | Torsion | Dynamic mechanical properties | |
| ASTM D4440 | Plastics | Melt rheology | Dynamic mechanical properties of the melt | |
| ASTM E1640 | Amorphous and semi-crystalline materials | DMA | Locating the glass transition region and assigning Tg | For materials with a modulus from 0.5 MPa to 100 GPa. 2023 edition |
| ASTM D7028 | Polymer matrix composites | DMA | Glass transition temperature (DMA Tg) | |
| ASTM D5992 | Vulcanized rubber and rubber-like materials | Guide to vibratory methods: free resonant, forced resonant and forced non-resonant | Stiffness, damping and dynamic modulus | Also applicable to finished products |
| ASTM E1867 | DMA instruments | Calibration | Temperature calibration | 2022 edition |
| ASTM E2254 | DMA instruments | Calibration | Storage modulus calibration | 2024 edition |
| ASTM E2425 | DMA instruments | Verification | Loss modulus conformance | 2021 edition |
Per tipo di materiale e provino
In cosa consiste una prova DMA?
Una prova DMA (Dynamic Mechanical Analysis) applica al provino una piccola deformazione, o una forza, oscillante in modo sinusoidale, e ne misura la risposta: l’ampiezza e lo sfasamento tra sollecitazione e deformazione. Da questi dati si ricavano modulo di conservazione, modulo di perdita e tan δ. La prova si esegue variando frequenza, temperatura o ampiezza, mentre la macchina controlla forza e spostamento.
Che macchina mi serve per un test DMA?
Dipende da forza, frequenza, dimensione del provino e temperatura di prova. STEP Lab offre tre famiglie di macchine elettrodinamiche: UD, XUD e UHF. Le UHF arrivano a 1000 Hz, con forze di picco da 4,4 a 24,75 kN; XUD a 600 Hz e 31.2 kN e UD a 250 Hz e 100 kN. Per le prove in temperatura serve anche una camera climatica.
Cosa misura una prova DMA e perché è importante?
Una prova DMA misura la rigidezza del materiale (modulo di conservazione E’), l’energia che dissipa (modulo di perdita E”) e lo smorzamento (tan δ), oltre alla temperatura di transizione vetrosa. È importante perché mostra come il materiale si comporta in condizioni reali: come cambia la rigidezza con temperatura e frequenza, quanto smorza vibrazioni e rumore, dove cambia stato. Serve a scegliere e confrontare materiali, progettare componenti come supporti e boccole e controllare la qualità.
Quali sono le tipologie di prove DMA?
Le principali sono tre scansioni. La scansione in frequenza, a temperatura costante, mostra come cambiano i moduli con la frequenza. La scansione in temperatura, a frequenza fissa, individua le transizioni come la Tg. La scansione in ampiezza verifica il limite di linearità e fenomeni come l’effetto Payne nelle gomme caricate. Si aggiungono la prova nel tempo, per invecchiamento o reticolazione, e le curve master, costruite combinando frequenza e temperatura con la sovrapposizione tempo-temperatura.
Quale modalità di deformazione dovrei utilizzare per il DMA?
Dipende dal materiale, dalla forma del provino e da come lavorerà il pezzo. La trazione è adatta a film, fibre e provini sottili. La compressione a provini cilindrici, schiume ed elastomeri. Il taglio ai materiali più soffici: la ISO 6721-6 indica moduli di conservazione tra 0,1 e 50 MPa e consiglia la torsione per i materiali più rigidi. La flessione (tre punti o doppio cantilever) a plastiche rigide e compositi. Conviene scegliere la modalità più vicina all’uso reale, perché modalità diverse possono dare risultati non direttamente confrontabili.
