Che cos’è il test di torsione?

La prova di torsione è un metodo di prova meccanico che valuta le proprietà di materiali o dispositivi sottoposti a sollecitazioni causate da spostamenti angolari. Durante una prova di torsione, il provino è sottoposto a una forza di torsione o torsione che induce una coppia. Questo test viene utilizzato per misurare varie proprietà meccaniche dei materiali, tra cui il modulo di rigidità, lo sforzo di taglio e la deformazione di taglio.

Le prove di torsione forniscono informazioni preziose sulla capacità di un materiale di resistere alla deformazione quando è sottoposto a carichi torsionali.

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Qual è lo scopo di una prova di torsione?

La motivazione più importante delle prove di torsione deriva dall’onnipresenza delle forze di torsione nel funzionamento di una miriade di prodotti e componenti. Prendiamo, ad esempio, il metallo utilizzato nelle trasmissioni dei veicoli. Durante il funzionamento sopporta carichi combinati complessi, con la torsione come componente principale. Nel tentativo di progettare veicoli più efficienti dal punto di vista dei consumi, gli ingegneri possono pensare di cambiare il materiale dell’albero di trasmissione per ridurre il peso del veicolo. Le prove di torsione svolgono un ruolo fondamentale in questo scenario, consentendo agli ingegneri di identificare i materiali che raggiungono un equilibrio tra resistenza alla torsione e obiettivi di alleggerimento.

Il campo di applicazione delle prove di torsione va oltre le materie prime e comprende anche i prodotti finiti. I tubi biomedici, gli interruttori, i dispositivi di fissaggio e un’ampia gamma di altri dispositivi devono affrontare sollecitazioni torsionali nel loro uso quotidiano. Sottoponendo questi prodotti a prove di torsione, i produttori simulano le condizioni di servizio reali, esaminano la qualità dei prodotti, verificano i progetti e assicurano l’adeguatezza delle tecniche di produzione.

Come si esegue una prova di torsione?

L’esecuzione di una prova di torsione è un processo cruciale nelle prove sui materiali, che aiuta ingegneri e scienziati a comprendere la risposta di un materiale alle forze di torsione. Per eseguire una prova di torsione, procedere come segue:

Preparazione del campione: Iniziare preparando un campione cilindrico del materiale da testare. Assicurarsi che il diametro e la lunghezza siano uniformi per ottenere risultati accurati.
Fissaggio: Fissare il campione in una macchina di prova dotata di impugnature speciali progettate per la torsione. Un’estremità del campione è fissa, mentre l’altra è libera di ruotare.
Impostazione della misura: Collegare i sensori per misurare la coppia (forza di torsione) e lo spostamento angolare. Questi sensori registrano i dati per tutta la durata del test.
Caricamento: Applicare gradualmente la coppia al campione. La forza di torsione induce una deformazione angolare nel materiale.
Raccolta dati: Monitoraggio continuo e registrazione dei dati relativi alla coppia e allo spostamento angolare. Queste informazioni aiutano a comprendere il comportamento del materiale sotto torsione.
Analisi: Dopo aver completato la prova, analizzare i dati per determinare il modulo di taglio, la resistenza alla torsione e altre proprietà rilevanti del materiale.
Report: Riassumere i risultati in una relazione chiara, che includa le condizioni di prova, le attrezzature utilizzate e le prestazioni del materiale.

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Tipi di prove di torsione

Le prove di torsione si presentano in varie forme, a seconda dell’applicazione e degli obiettivi da raggiungere. Questi test possono essere classificati a grandi linee nelle seguenti categorie:

Solo torsione: in questa modalità, i provini sono sottoposti a carichi puramente torsionali.
Torsione assiale: Questo tipo di prova combina forze assiali (tensione o compressione) con forze torsionali applicate al provino.
Test di rottura: L’obiettivo è quello di sottoporre il prodotto, il componente o il campione a torsione fino al cedimento. Il cedimento può manifestarsi come una rottura fisica o come una piega/difetto nel provino.
Prove di resistenza: le prove di resistenza consistono nell’applicare un carico torsionale e nel mantenerlo per una durata fissa.
Test funzionali: i test funzionali vanno oltre i singoli componenti e si concentrano sul collaudo di gruppi o prodotti completi, come tappi di bottiglia, interruttori, penne a quadrante o colonne dello sterzo. L’obiettivo è verificare che il prodotto funzioni come previsto sotto i carichi di torsione.

Applicazioni più diffuse per le prove di torsione

Le prove di torsione trovano applicazioni diffuse in diversi settori. Alcune applicazioni chiave includono:

Biomedicale: Valutazione delle proprietà torsionali di dispositivi medici, come viti e punte di trapano.
Automotive: Valutazione del comportamento torsionale dei componenti automobilistici, per garantire sicurezza e prestazioni.
Aerospaziale: Verifica dell’affidabilità dei materiali utilizzati nelle applicazioni aerospaziali in presenza di carichi torsionali.

Le prove di torsione più comuni

Il settore delle prove di torsione è disciplinato da una serie di standard rigorosi che garantiscono la coerenza e l’affidabilità delle procedure di prova. Alcuni degli standard più importanti includono:

ASTM F543: questo standard riguarda le prove di torsione e assiali delle viti ossee.
ASTM A938: Questo standard, incentrato sulle prove di torsione dei fili metallici, fornisce linee guida complete.
ISO 7800: La norma ISO 7800 definisce le procedure per le prove di torsione dei fili metallici.
ISO 594/ISO 80369: Questi standard si occupano di testare i raccordi Luer conici, assicurandone la conformità alle specifiche stabilite.
ISO 7206: La norma ISO 7206 riguarda le prove di resistenza e fatica delle protesi artificiali dell’anca, un aspetto critico delle prove sui dispositivi medici.