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 D 5961 Configurazioni del dispositivo 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 in ASTM D5961 è destinata a testare i laminati compositi in doppio taglio. Cioè, il perno nel dispositivo tenta di tagliare un segmento del provino di laminato composito creando due piani di taglio nel perno. Il provino standard è lungo 5,5" e largo 1,5", con uno spessore specificato nell'intervallo da 0,125" a 0,208". Viene utilizzato un perno o un dispositivo di fissaggio del diametro di 1/4".

Questo semplice apparecchio di prova è mostrato in Fig. 2. Le due metà del dispositivo sono separate da un distanziatore (non fornito) dello stesso spessore del provino da testare. Ovviamente, un pezzo dello stesso materiale di prova può essere usato come distanziatore, se lo si desidera. Il provino è bloccato nell'altra estremità dell'attrezzatura usando il perno in acciaio temprato da 1/4" di diametro fornito, o l'elemento di fissaggio leggermente serrato (20-30 in-lb), se desiderato. Dal momento che una sporgenza rialzata è presente nel foro del perno, l'estremità opposta del dispositivo è più spessa di una quantità uguale in modo che il provino sia uniformemente supportato 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 presa in una presa a cuneo standard di trazione. Ogni metà dell'attrezzatura è spessa 0,2"; quindi questa presa deve avere una gamma di apertura per ospitare 0,4" più lo spessore del distanziatore (campione). L'estremità libera del provino è tenuta in una seconda presa a cuneo in 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" 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 divaricati per permettere l'inserimento del campione composito laminato largo 1.50", allineando il foro di 1/4" di diametro vicino all'estremità del campione con i fori dell'attrezzatura. Un perno o un dispositivo di fissaggio viene inserito nel foro, il dispositivo di fissaggio viene serrato come desiderato. L'estremità superiore del dispositivo è tenuta in una presa, così come l'estremità inferiore del provino. Il provino è tenuto abbastanza corto da evitare la deformazione. Un provino lungo 5,5" è specificato in ASTM D5961. Il carico di compressione applicato induce un doppio taglio sia nel provino che nel dispositivo di fissaggio del carico (o perno). Vengono misurati il carico al cedimento 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).