Macchine per prove di trazione sui metalli secondo ISO 6892-1 (test a temperatura ambiente)

La norma UNI EN ISO 6892-1, spesso indicata semplicemente come ISO 6892-1 oppure ISO 6892, definisce il metodo per eseguire prove di trazione sui materiali metallici a temperatura ambiente. In questa guida analizziamo i requisiti della norma, le modalità di esecuzione della prova e le macchine universali di prova più adatte per testare acciai, leghe e altri materiali metallici in conformità allo standard.

Macchina universale per prove di trazione a carico ridotto Microdyno 500 N

PROVE A BASSO CARICO (5 kN)

PROVE A BASSO CARICO (10 kN)

Macchina universale per prove di trazione a medio carico 5000 kg

PROVE A MEDIO CARICO (50 kN)

Macchina universale per prove di trazione ad alto carico fino a 600 kN - 60 Tonnellate

PROVE AD ALTO CARICO (600 kN)

PROVE AD ALTO CARICO (3000 kN)

Le prove di trazione sui metalli a temperatura ambiente sono regolate principalmente dalla norma UNI EN ISO 6892-1 (la versione più recente è la UNI EN ISO 6892-1:2020), la quale è volta a misurarne le caratteristiche meccaniche facendo uso di specifiche macchine di prova capaci di eseguire una prova di trazione uni-assiale e di determinare di conseguenza parametri quali:

Punto di snervamento
Carico di snervamento
Resistenza alla trazione
Punto di snervamento inferiore
Deformazione a rottura
Deformazione a forza massima

esempio-di-prova-di-trazione-secondo-ISO-6892-1

Esempio di prova di trazione su metallo

Nella fattispecie, si parla di macchine di trazione, ovvero quei sistemi di testing in grado di svolgere una delle più comuni prove meccaniche mediante un sistema composto da

Telaio (con struttura ad una o due colonne, spesso equipaggiato con viti a ricircolo di sfera, ma in alcuni casi operante mediante viti a rulli satellite)
Traversa mobile nella quale vengono fissati gli afferraggi
Pinze e afferraggi di vario tipo (manuali, pneumatiche, idrauliche: va da sé che forma, dimensioni e tipologia dei morsetti impiegati sono da valutare in relazione ai provini, che vengono definiti, oltre che dalla stessa ISO 6892-1, anche dalla norma ASTM E8)
Cella di carico ad alta precisione (un trasduttore che conta su 000 divisioni operative e lavora in Classe 0,5)
Azionamento elettromeccanico mediante motori brushless con una bassissima manutenzione ed un’altissima efficienza energetica

Software di prova per rilevamento di tutti i parametri richiesti dalla ISO 6892-1 (Easydur ha sviluppato EasyQs, software modulare per prove di trazione in grado di rispettare ogni norma, con ricette componibili tramite pratico Wizard (ovvero una procedura guidata) oppure partendo da zero (funzionalità utilissima, ad esempio, per coloro i quali devono svolgere test nel campo della ricerca e dello sviluppo).

Inoltre, i sistemi per prove di trazione sui metalli Easydur consentono di esportare i report e i certificati direttamente nei più comuni formati (Excel, PDF, TXT), e sono totalmente compatibili con la logica dell’Industria 4.0, dimostrandosi degli strumenti per prove materiali moderni ed altamente tecnologici.

La perfetta ingegnerizzazione dei componenti sopra citati permette di ottenere dei risultati di precisione ed elevata ripetibilità (elemento questo che viene garantito dalla qualità delle macchie di prova, come anche dalle precise direttive in fatto di forza, tempo di prova e tolleranze specificate nella ISO 6892).

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Prova di trazione su metalli a temperatura ambiente | ISO 6892-1

All’interno della stessa ISO 6892 sono specificati differenti tipologie di prova di trazione su metalli, principalmente suddivise sulla base della temperatura di prova

ISO 6892-1 temperatura ambiente
ISO 6892-2 alta temperatura
ISO 6892-3 bassa temperatura
ISO 6892-4 prove in elio liquido

prova-di-trazione-su-metalli-a-temperatura-ambiente-ISO 6892-1-con-video-estensimetro

Interfaccia software per prove con video estensimetro

Come rispettare la ISO 6892-1

I fattori essenziali per poter svolgere prove di trazione sui metalli in modo normato sono due: poter rilevare con precisione il carico, e l’allungamento del campione.

Vi è poi un terzo fattore, ovvero la velocità di prova, controllabile in maniera accuratissima grazie all’impiego di viti a ricircolo di sfera a tolleranza zero e precisissimi motori brushless.

Misurazione del carico: questo passaggio è affidato al trasduttore di forza (cella di carico). Le macchine Easydur montano celle di carico ad altissima precisione, tarate in modo da garantire un funzionamento dello strumento in Classe 0,5 e caratterizzate da una risoluzione pari a 000 divisioni operative.

Le schede proprietarie Easydur effettuano una lettura a 1 kHz, dunque mille volte al secondo, per un feedback immediato ed una graficazione in tempo reale di tutte le curve necessarie.

Si consideri che la normativa ISO 6892-1 richiede di fare riferimento alla ISO 7500-1 in fatto di taratura dei sistemi di prova, che devono avere come requisito minimo un funzionamento in Classe 1 (nettamente inferiore rispetto alla Classe 0.5 garantita dalle macchine Easydur).

Misurazione dell’allungamento: questa procedura è affidata, quando sufficiente, al precisissimo encoder assoluto montato sulle macchine di prova Easydur.

Quando invece è richiesto un livello di accuratezza particolarmente elevato nella misurazione dell’allungamento, entrano in gioco sistemi come gli estensimetri, sia meccanici (manuale clip-on, automatico) che video.

Velocità di prova: il terzo fattore determinante è la velocità alla quale avviene la prova di trazione sui metalli, parametro che – in linea teorica – determina un aumento (al crescere della velocità) o un decremento (al diminuire della velocità) della resistenza alla trazione, e che dipende dal “metodo” impiegato.

La ISO 6892-1, infatti, applica una differenziazione tra Metodo A (attraverso la deformazione) e Metodo B (attraverso l’incremento delle sollecitazioni).

La velocità viene controllata di conseguenza, a seconda del metodo selezionato.

Test di trazione su acciai laminati a caldo secondo ISO 6892-1: le macchine di prova più indicate

Dal momento che i campioni e i prodotti che si possono testare seguendo queste norma sono lamiere e fogli metallici, fili metallici, barre e tubi/tubolari in metallo, e considerando che il dimensionamento dei campioni può essere variabile, i modelli consigliati spaziano da macchine a carico moderato (come i modelli DYNO e DYNO DUE COLONNE, rispettivamente da 5 kN, 10 kN e fino a 15 kN) fino ai modelli a carico medio-alto, come 3MZ 50 kN, e AURA da 100 kN a 3 MN.

MACCHINE PER PROVE SECONDO ISO 6892-1 : TRAZIONE SU METALLI A TEMPERATURA AMBIENTE

MACCHINE PER PROVE DI TRAZIONE SERIE DYNO MONO C

DYNO MONO C (5 KN)

Dyno Mono C è la serie ideale per chi necessita di macchine universali di prova a basso carico (5 kN). Può montare una serie di accessori standard o costruiti su richiesta, per aderire alle necessità di ogni settore. Quelle della gamma Dyno Mono C sono macchine per prove di trazione con caratteristiche molto flessibili, indicate per plastiche, fili, elsatomeri, gomme e molti altri materiali.

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Le macchine propose presentano tendenzialmente pinze e afferraggi pneumatici, per assicurare un fissaggio del provino quanto più preciso e saldo possibile durante le prove di trazione su metalli.

È importante considerare che, specialmente quando è richiesta la misurazione dell’allungamento al punto di snervamento, diviene praticamente essenziale impiegare il già citato estensimetro, ovvero l’alleato perfetto per la misurazione automatica della deformazione dei provini metallici durante il test di trazione, in particolar modo quando si segue la norma ISO 6892-1 Metodo A1: controllo automatizzato dell’indice di deformazione con sistema ad anello chiuso (detto anche “closed loop”); oppure la ISO 6892-1 Metodo A2: controllo in deformazione “open loop” ad anello aperto.

Esistono di svariate tipologie di estensimetri, da quelli clip-on manuali, fino a quelli meccanici automatici e, raggiungendo l’apice della tecnologia, troviamo i video-estensimetri, detti anche estensimetri senza contatto.

Estensimetro Clip-On

estensimetri-meccanici-a-contatto-iso-6892-1

Estensimetro Meccanico Automatico

Estensimetro video per prove di trazione su metalli

Video Estensimetro

Differenze tra Metodo A1, Metodo A2 e Metodo B nella ISO 6892-1

La norma UNI EN ISO 6892-1 prevede differenti modalità di controllo della prova di trazione sui materiali metallici. La scelta del metodo influenza il modo in cui la macchina universale regola la prova e controlla i parametri richiesti dalla norma.

Metodo A1: controllo della deformazione in closed loop

Nel Metodo A1 la macchina controlla automaticamente la velocità di deformazione del provino utilizzando il segnale proveniente dall’estensimetro. Si tratta di un sistema ad anello chiuso (closed loop), nel quale il software acquisisce continuamente i dati di deformazione e corregge la velocità di prova per mantenere il valore richiesto dalla norma.

Questo approccio consente di ottenere un’elevata ripetibilità dei risultati ed è particolarmente indicato quando è necessario determinare con precisione parametri come limite di snervamento, Rp0,2, resistenza a trazione e allungamento.

Metodo A2: controllo della deformazione senza feedback continuo dell’estensimetro

Nel Metodo A2 il controllo della prova viene eseguito senza utilizzare il segnale dell’estensimetro come riferimento continuo per la regolazione automatica della macchina. Pur mantenendo il controllo della deformazione previsto dalla norma, l’approccio è differente rispetto al closed loop del Metodo A1.

La scelta tra Metodo A1 e Metodo A2 dipende dalle esigenze applicative, dal livello di accuratezza richiesto e dalla configurazione del sistema di prova.

Metodo B: controllo basato sull’incremento della tensione

Nel Metodo B la prova viene controllata in funzione della velocità di incremento della tensione (stress rate), secondo quanto previsto dalla norma.

Si tratta di un approccio differente rispetto al controllo diretto della deformazione utilizzato nel Metodo A. La corretta gestione della velocità di incremento della tensione è fondamentale per garantire risultati affidabili e confrontabili.

Quale metodo scegliere?

Nelle applicazioni moderne dedicate alla caratterizzazione meccanica dei metalli, il Metodo A1 rappresenta spesso la soluzione preferita grazie al controllo diretto della deformazione del provino e all’elevata ripetibilità dei risultati.

Per eseguire prove conformi alla UNI EN ISO 6892-1 è importante utilizzare una macchina universale dotata di elettronica di controllo avanzata, software dedicato ed estensimetri adeguati. Le serie 3MZ, Aura e Aura HL possono essere configurate con estensimetri automatici e videoestensimetri per soddisfare i requisiti previsti dalla norma.

Metodo
Metodo A1
Metodo A2
Metodo B

Principio di controllo
Velocità di deformazione tramite estensimetro (closed loop)
Controllo deformazione, no feedback estensimetro
Velocità di incremento della tensione (stress rate)

Quando viene utilizzato
Quando è richiesta la massima accuratezza
Applicazioni conformi alla norma con approccio differente
Applicazioni basate sul controllo della tensione

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Guarda questo video di esempio inerente delle prove di trazione su metalli sia a temperatura ambiente, che ad alta temperatura

Per ogni maggiore dettaglio, fare riferimento alla norma ISO 6892-1.

ALCUNI ESEMPI DI APPLICAZIONI RIGUARDANTI LA NORMA ISO 6892-1

MACCHINA DA 50 KN CON ESTENSIMETRO CLIP-ON

Scopri la macchina universale 3MZ per prove ISO 6892-1 fino a 50 kN

Partiamo con l’esempio più “standard”, ma ciò nondimeno alquanto interessante, ovvero quello che riguarda un produttore italiano di raccordi di vario tipo (principalmente per il settore gas & oil).

Nella fattispecie, la necessità del cliente era quella di eseguire la prova di trazione secondo ISO 6892-1 (ovvero a temperatura ambiente) con carichi che non superassero i 50 kN ed ottenendo un’elevata precisione nella misurazione dell’allungamento del provino.

Per questo motivo, la scelta è ricaduta sul modello 3MZ (disponibile sia in versione da pavimento, dunque “autoportante”, che da banco) con singola cella da 5 tonnellate, accessoriato con il pratico e preciso estensimetro clip-on progettato da Easydur (precisione 1 micrometro, basi di lunghezza da 50, 80, 140 mm).

A seguito del training inerente l’utilizzo del macchinario Easydur e del relativo software di prova universale EasyQS, il tecnico specializzato Easydur ha provveduto ad effettuare una consulenza focalizzata sulla realizzazione dei provini (tramite i macchinari CNC presenti nell’officina del cliente) partendo dalla porzione di raccordo che era necessario caratterizzare: questo, e molto altro, rientra all’interno del servizio fornito da Easydur, che non si limita alla progettazione e realizzazione di macchinari di prova, ma va a toccare tutti gli ambiti che circondano il mondo del testing.

PROVA DI TRAZIONE SECONDO ISO 6892-1 CON MACCHINA DA 100 KN ED ESTENSIMETRO VIDEO

Macchina di prova trazione ISO 6892-1 video estensimetro

Scopri la macchina universale Aura per prove ISO 6892-1 fino a 100 kN

Questo caso studio, riporta la necessità di prova di un cliente che opera nel mondo della fusione di leghe di vario tipo (in sostanza, una fonderia).

La collocazione della macchina fornita da Easydur, è avvenuta all’interno del laboratorio ricerca e sviluppo dell’azienda, ovvero la divisione che si occupa di comprendere come, al variare delle percentuali dei vari metalli presenti all’interno delle leghe trattate, come anche al variare delle temperature e delle metodologie di fusione impiegate, si vadano a modificare le proprietà meccaniche dei metalli, proprio seguendo la norma ISO 6892-1. La macchina è stata equipaggiata con delle pinze idrauliche orizzontali a doppio attuatore, e due set di morsetti per provini tondi, e piatti.

Per la maggior parte delle fattispecie di prova, il cliente in questione impiega un metodo di produzione dei provini che prevede la colata della lega fusa all’interno di specifici stampi.

Per ottenere il maggior livello di precisione possibile nella misurazione dello spostamento, è stata fortemente consigliata la scelta di un estensimetro video, totalmente automatico e senza contatto.

SISTEMA DI PROVA AD ALTO CARICO SECONDO ISO 6892-1 PER TEST DI TRAZIONE SU FASTENERS, BOLTS E VITI DI VARIO TIPO

Scopri la macchina universale Aura per prove ISO 6892-1 fino a 1000 kN

La principale caratteristica dell’apparato di prova presentato in questo breve case study, è il carico molto elevato richiesto dall’applicazione: 1 MN (Meganewton) ovvero 100 tonnellate.

La richiesta era ben precisa, ed arriva da un grande produttore italiano di sistemi di fastening: poter testare sia le viti finite (con le apposite interfacce filettate, da interporre tra le due pinze) sia il materiale grezzo (in provini a sezione tonda, oppure piatta) motivo per cui sono state predisposte delle pinze pneumatiche ad attuazione verticale, con morsetti intercambiabili tondi-piatti.

Una seconda caratteristica-chiave di questa macchina, è la presenza di una seconda cella di carico da 300 kN (30 Ton) equipaggiata con la propria coppia di pinze pneumatiche, sempre montate e pronte all’uso, senza bisogno di montare alcun componente aggiuntivo.

Questa necessità, è stata dettata dal fatto che il range di viti, provini e materiali che il cliente necessita di testare non sempre rientra all’interno della tolleranza di una cella di grosso carico, come quella da 100 Ton.

In questo modo, è stato possibile consegnare al cliente una singola macchina di prova che, sostanzialmente, svolge il lavoro di due, con una ovvia riduzione di fattori come prezzo, ingombri e via discorrendo.

PROVE AD ALTO CARICO (600 KN) E AD ALTA TEMPERATURA (900 °C) CON CELLA AGGIUNTIVA DA 25 KN SECONDO ISO 6892-1 E ISO 6892-2

Scopri la macchina universale Aura per prove ISO 6892-1 fino a 600 kN

Parlando di tester versatili prodotti da Easydur, non possiamo assolutamente non citare questa macchina custom, con altezza maggiorata e cella standard da 600 kN (60 Ton) dotata di pinze auto-mordenti verticali, ad azionamento pneumatico, sovra cella aggiuntiva da 25 kN (2,5 Ton), forno per prove in temperatura ed estensimetro meccanico automatico ceramico.

Il cliente in questione è un’importante produttore italiano di tubi trafilati, con a catalogo una serie cospicua di prodotti che differiscono in dimensioni e materiali.

“Versatilità” è dunque la parola chiave alla base di questo progetto, e “customizzazione” è il concetto che segue, com’è logico che sia.

Con un unico investimento, il cliente ha ottenuto una macchina di prova capace di testare tubi di ogni diametro e materiale, a differenti temperature, sempre certo del fatto che le misurazioni di carico (grazie alle due celle equipaggiabili) ed allungamento (grazie all’estensimetro meccanico) siano ai massimi livelli di precisione possibile.

Contattaci per ogni dettaglio sulle nostre macchine per prove di trazione sui metalli | ISO 6892-1

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Macchine per prove di trazione sui metalli secondo ISO 6892-1 (test a temperatura ambiente)