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Pendolo di Charpy

Prove di resilienza e pendolo di Charpy

Con il termine di resilienza si intende la proprietà dei materiali di resistere a forze dinamiche ovvero a forze applicate in tempi brevissimi.

I materiali (come gli acciai) che hanno una buona resilienza sono anche dotati di una buona tenacità.

I materiali con scarsa resilienza (come le ghise) sono invece fragili.

La resilienza di un materiale diminuisce leggermente con il diminuire della temperatura. Però, al di sotto di un certo valore noto come temperatura di transizione, la resilienza diminuisce in maniera netta e brusca.

Prova di resilienza

Il grado di resilienza di un materiale viene determinato con una prova di laboratorio che consiste nel misurare il lavoro L necessario per rompere - con un unico colpo - una provetta unificata di sezione S del materiale in esame.

La resilienza K è data dal rapporto tra L ed S:

K = L / S

Siccome il lavoro L si misura in joule e la sezione S si misura in cm2, allora la resilienza K ha come unità di misura J/cm2.

Pendolo di Charpy

Il pendolo di Charpy è una macchina utilizzata per misurare la resilienza di un materiale.

Consiste in una pesante mazza vincolata ad una sua estremità. L'estremità libera della mazza viene invece portata ad una certa altezza H e viene fatta cadere per gravità.

Nella sua traiettoria pendolare l'estremità libera della mazza incontra una provetta unificata, la rompe, e prosegue il suo moto risalendo ad una certa altezza h inferiore a quella iniziale (H).

Pendolo di Charpy

Pendolo di Charpy e prove di resilienza.

L'energia posseduta dal pendolo all'inizio della prova è data dal valore del peso P della mazza (misurato in Newton) moltiplicato il valore della altezza H (misurata in metri).

In formula: Ei = P · H

L'energia posseduta dalla mazza quando risale (dopo avere rotto la provetta unificata) è data dal valore del peso P della mazza moltiplicato il valore della altezza h di risalita.

In formule: Ef = P · h

Il lavoro compiuto nella rottura della provetta unificata è dato dalla differenza tra le due energie precedenti (prima e dopo l'urto):

L = Ei - Ef

Ovvero:

L = P · H - P · h

Conoscendo la sezione S della provetta unificata è possibile determinare infine la resilienza K del materiale:

K = L / S

Per garantire al pendolo di Charpy risultati riproducili e confrontabili tra loro, oltre alla provetta, anche gli alti organi della macchina (in particolare la testa della mazza che colpisce la provetta) devono possedere forma e dimensioni unificate.

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