Dispositivi di prova della resistenza dei cuscinetti in laminato (ASTM D5961, procedure A, C, D)

Modello n. WTF-LB-D5961 (A, C o D) (Acciaio inox)

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Fig. 1: ASTM D5961 Configurazioni dei dispositivi A (centro superiore), B (destra), C (sinistra), D (centro inferiore).

La norma ASTM D5961 (riferimento 1) comprende quattro metodi di prova distinti per i cuscinetti di laminato, identificati come procedure A, B, C e D e mostrati nella Fig. 1. La procedura B è in realtà un dispositivo di supporto del provino ed è descritta nella sua propria pagina di questo sito web. Le altre tre procedure sono dispositivi di supporto del perno, come sarà descritto qui.

PROCEDURA A: CARICO DI TRAZIONE A DOPPIO TAGLIO

La procedura A dell'ASTM D5961 è destinata a testare i laminati compositi a doppio taglio. In altre parole, il perno del dispositivo tenta di strappare un segmento del provino di laminato composito creando due piani di taglio nel perno. Il provino standard è lungo 5,5 pollici e largo 1,5 pollici, con uno spessore specifico compreso tra 0,125 e 0,208 pollici. Si utilizza un perno o un elemento di fissaggio del diametro di 1/4 di pollice.

Questa semplice attrezzatura di prova è illustrata nella Fig. 2. Le due metà del dispositivo sono separate da un distanziatore (non fornito) dello stesso spessore del provino da testare. Ovviamente, se si desidera, è possibile utilizzare un pezzo dello stesso materiale di prova come distanziatore. Il provino viene fissato all'altra estremità del dispositivo utilizzando il perno in acciaio temprato del diametro di 1/4 di pollice fornito in dotazione o, se lo si desidera, il dispositivo di fissaggio leggermente serrato (20-30 in-lb). Poiché in corrispondenza del foro del perno è presente un'estremità rialzata, l'estremità opposta del dispositivo è più spessa di un'uguale quantità, in modo che il provino sia sostenuto uniformemente quando viene afferrato.

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Fig. 2: Apparecchio standard ASTM D5961 procedura A, mostrato montato a sinistra e smontato a destra.

L'estremità del dispositivo con il distanziatore in posizione è impugnata con una presa a cuneo standard per la trazione. Ciascuna metà del dispositivo ha uno spessore di 0,2 pollici; pertanto questa morsa deve avere un'apertura tale da accogliere 0,4 pollici più lo spessore del distanziatore (provino). L'estremità libera del provino è tenuta in una seconda morsa a cuneo di trazione.

Un carico di trazione viene applicato fino al raggiungimento di un carico massimo, monitorando sia la forza applicata che la deformazione del foro, come descritto nello standard ASTM.

A volte il cliente ha l'esigenza di testare campioni di dimensioni non standard, richiedendo a Wyoming Test Fixtures, Inc. di progettare e fabbricare su misura un apparecchio di prova speciale. Un esempio è mostrato nella Fig. 3.

apparecchi per la prova di resistenza dei cuscinetti in laminato_2

Fig. 3: Dispositivo standard ASTM D5961 Procedura A (a sinistra) e dispositivo speciale su larga scala con perno di 1/2 pollice di diametro (a destra).

Una versione alternativa dell'attrezzatura di prova illustrata nelle figure 1 e 2, che soddisfa anche tutti i requisiti della norma ASTM D5961, è la cosiddetta attrezzatura di prova SACMA (vedere la sezione H-2 di questo catalogo e il riferimento 2). Come descritto nella Sezione H-2, l'attrezzatura SACMA è molto più facile da usare poiché il supporto del provino è un pezzo unico, con boccole regolabili per adattarsi alle variazioni di spessore del provino.

PROCEDURA C: TAGLIO SINGOLO, CARICO DI TRAZIONE

La procedura C di ASTM D5961 carica il provino di supporto laminato a taglio singolo. Cioè, si sviluppa un singolo piano di taglio nel perno di carico quando viene applicato il carico di trazione. Il dispositivo di prova è mostrato in Fig. 4.

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Fig. 4: Apparecchio standard ASTM D5961 Procedura C

Il provino viene posizionato sulla superficie destra del dispositivo di prova, allineando il foro all'estremità del provino con il foro mostrato nel dispositivo e un elemento di fissaggio inserito e leggermente serrato. Oppure si può usare un perno. Il codolo piatto nella parte superiore del dispositivo di prova viene afferrato in una presa a cuneo e una forza di trazione viene applicata all'estremità inferiore del provino. La forza massima raggiunta e la deformazione del foro nel provino vengono registrate.

PROCEDURA D: DOPPIO TAGLIO, CARICO DI COMPRESSIONE

 
La procedura D di ASTM D5961 carica il provino del cuscinetto laminato in doppio taglio attraverso un elemento di fissaggio (o un perno) con una stretta tolleranza e una leggera torsione. Il dispositivo è mostrato in Fig. 5.

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Fig. 5: Apparecchio per la prova dei cuscinetti in laminato Procedura D (ASTM D5961)

I due componenti inferiori dell'attrezzatura sono distanziati per consentire l'inserimento del provino in composito laminato largo 1,50 pollici, allineando il foro del diametro di 1/4 di pollice vicino all'estremità del provino con i fori dell'attrezzatura. Nel foro viene inserito un perno o un elemento di fissaggio, che viene serrato come desiderato. L'estremità superiore del dispositivo è tenuta in mano, così come l'estremità inferiore del provino. Il provino viene mantenuto sufficientemente corto per evitare che si deformi. Un provino lungo 5,5 pollici è specificato nella norma ASTM D5961. Il carico di compressione applicato induce un doppio taglio sia nel provino che nel dispositivo di fissaggio (o perno). Vengono misurati il carico alla rottura e la deformazione del foro.

Fonte di informazioni aggiuntive:

1) Standard ASTM D5961/D5961M-13 (2013), "Bearing Response of Polymer Matrix Composite Laminates," American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (pubblicato per la prima volta nel 1996).

2) SACMA Recommended Method SRM 9-89, "Bearing Strength Properties of Oriented Fiber-Resin Composites," Suppliers of Advanced Composite Materials Association, Arlington, Virginia, 1989 (ora fuori produzione).