Le norme ISO sono fondamentali per garantire prove sui materiali uniformi, affidabili e confrontabili a livello internazionale. Definiscono metodi e parametri per testare proprietà meccaniche, fisiche e chimiche, assicurando qualità e sicurezza.
Nel campo delle materie plastiche, la ISO 178 è la norma principale per la prova di flessione, essenziale per valutare resistenza e rigidità dei materiali.
Che cos’è la ISO 178?
La ISO 178 è uno standard internazionale che definisce il metodo di prova per la determinazione delle proprietà di flessione delle materie plastiche rigide e semirigide. Il test consiste nell’applicare una forza concentrata al centro di un provino appoggiato su due supporti, in modo che il campione venga sottoposto a sollecitazione su tre punti di contatto: i due supporti e il punto di applicazione del carico.
Attraverso questa prova si misurano principalmente due parametri fondamentali: il modulo di flessione, che indica la rigidità del materiale sotto sollecitazione flessionale, e la resistenza a flessione, ovvero il carico massimo che il materiale può sopportare prima di rompersi o deformarsi in modo permanente.
La norma è fondamentale per valutare il comportamento meccanico delle materie plastiche in applicazioni dove le sollecitazioni di flessione sono critiche, come componenti strutturali, involucri e parti di macchinari. Inoltre, la ISO 178 fornisce indicazioni precise su dimensioni delle provette, velocità di prova, condizioni ambientali e calcoli da effettuare per garantire la ripetibilità e la comparabilità dei risultati.
Cosa misura la ISO 178?
La norma ISO 178 misura le proprietà meccaniche di flessione delle materie plastiche, fornendo dati essenziali per comprendere come un materiale risponde a sollecitazioni di tipo flessionale. In particolare, i principali parametri misurati sono:
- Modulo di flessione (o modulo elastico a flessione): indica la rigidezza del materiale durante la deformazione elastica sotto carico di flessione. È il rapporto tra lo sforzo di flessione e la deformazione unitaria, e rappresenta la capacità del materiale di resistere alla flessione senza subire deformazioni permanenti.
- Resistenza a flessione: è il massimo valore di sforzo che il materiale può sopportare prima di raggiungere la rottura o una deformazione plastica permanente. Questo valore è cruciale per la progettazione di componenti soggetti a carichi flessionali.
- Deformazione a flessione: misura la quantità di deformazione o spostamento subito dalla provetta sotto carico, utile per valutare la duttilità o fragilità del materiale.
L’obiettivo è provocare la deformazione del campione fino alla rottura o, se ciò non avviene, fino al raggiungimento di una deformazione flessionale del 5%.
La norma ISO 178 specifica inoltre due metodi di esecuzione del test: il Metodo A, che prevede una velocità di deformazione costante per tutta la durata della prova, e il Metodo B, che inizia con una velocità e la aumenta una volta superata la regione elastica iniziale del materiale.
ISO 178 – Requisiti tecnici
La norma ISO 178 specifica requisiti di precisione ben definiti, sia per quanto riguarda il controllo del movimento, sia per la configurazione dell’attrezzatura di prova.
La precisione del movimento della traversa deve essere tale da consentire una risoluzione pari ad almeno l’1% della deformazione flessionale utilizzata per il calcolo del modulo elastico.
Le velocità di prova standard sono:
- 1 mm/min per provini con spessore compreso tra 1 mm e 3,5 mm
- La norma ammette una tolleranza del ±20% su tali velocità
Per la misurazione della forza, le celle di carico devono garantire un’elevata sensibilità e risoluzione, in linea con l’accuratezza richiesta per il calcolo del modulo elastico e degli altri parametri.
ISO 178 – Attrezzatura richiesta
I test secondo ISO 178 sono generalmente eseguiti su sistemi di prova da banco, poiché le forze richieste sono relativamente basse. La macchina di prova deve essere in grado di mantenere una velocità costante compresa tra 1 e 500 mm/min, rispettando le tolleranze previste dalla norma. Il dispositivo di misurazione della forza (cella di carico) deve essere conforme alla classe 1 della norma ISO 7500-1 per l’intervallo di forze utilizzato. È quindi fondamentale che il laboratorio conosca con precisione le forze minime e massime da applicare, in modo da selezionare una cella di carico adeguata, sia in termini di capacità che di campo di verifica.
L’attrezzatura per la prova di flessione a tre punti deve rispettare le seguenti condizioni:
- I due supporti laterali devono essere paralleli con una tolleranza di ±0,2 mm sulla larghezza del provino
- La distanza tra i supporti (indicata come “d”) deve essere regolabile, in funzione delle dimensioni del campione
- I raggi di curvatura dei componenti a contatto con il campione devono essere:
- R1 (flessore): 5,0 mm ± 0,1 mm
- R2 (supporti laterali):
- 2,0 mm ± 0,2 mm per campioni con spessore < 3 mm
- 5,0 mm ± 0,2 mm per campioni con spessore ≥ 3 mm
Questi parametri garantiscono l’uniformità della prova e la ripetibilità dei risultati ottenuti su materiali termoplastici rigidi e semirigidi.
ISO 178 – Campioni di prova
I provini da sottoporre alla prova di flessione secondo la norma ISO 178 possono essere: lavorati da fogli in conformità alla ISO 2818, stampati per compressione secondo ISO 293 o ISO 295, o stampati a iniezione secondo ISO 294-1 o ISO 10724-1.
Le dimensioni preferenziali del campione sono:
- Lunghezza: 80 mm ± 2 mm
- Larghezza: 10 mm ± 0,2 mm
- Spessore: 4 mm ± 0,2 mm
Qualora non sia possibile rispettare queste dimensioni, la norma consente l’utilizzo di larghezze alternative proporzionate allo spessore del provino.
ISO 178 – Metodo di test
La distanza tra i supporti inferiori (apertura del dispositivo a tre punti) viene configurata in funzione dello spessore del campione, come indicato dalla norma. Le condizioni ambientali della prova — ad esempio temperatura elevata o bassa — devono essere stabilite in base alla tipologia del materiale testato e concordate tra il laboratorio e il committente. In assenza di indicazioni specifiche, si fa riferimento alla norma ISO 291 per le condizioni standard.
La ISO 178 definisce due modalità di esecuzione della prova:
- Metodo A: utilizza una velocità costante della traversa per l’intera durata del test.
- Metodo B: prevede due velocità, una iniziale per la determinazione del modulo elastico, seguita da una velocità maggiore per il completamento del test.
Dopo una fase di precarico, il campione viene sollecitato fino a rottura oppure fino al raggiungimento di una deformazione flessionale del 5%, a seconda dell’evento che si verifica per primo. Durante l’intera prova, i dati di carico e deflessione devono essere registrati con una frequenza di acquisizione sufficiente per garantire l’accuratezza dei risultati.
È fortemente consigliato impostare un precarico adeguato: la forza iniziale applicata al provino prima dell’avvio della prova ha un impatto diretto sulla ripetibilità e affidabilità dei calcoli relativi alla deformazione.
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