La prova di resilienza è un test importante per caratterizzare i materiali.

1. PROVA DI RESILIENZA
Normativa di riferimento:
UNI EN ISO 148-1:2016
“Materiali metallici - Prova di resilienza Charpy -
Parte 1: Metodo di prova”
Altre Normative collegate:
UNI EN ISO 148-2:2016
“Materiali metallici - Prova di resilienza Charpy - Parte
2: Verifica delle macchine di prova”
UNI EN ISO 148-3:2016
“Materiali metallici - Prova di resilienza Charpy - Parte
3: Preparazione e caratterizzazione delle provette
Charpy con intaglio a V per la verifica indiretta delle
macchine di prova di resilienza”
Penultima normativa: UNI EN ISO 148-1:2011

2. PREMESSA
Questa prova distruttiva convenzionale indica la
resistenza che un materiale oppone ad una
sollecitazione impulsiva, cioè un’azione meccanica che
tenda a romperlo improvvisamente.
Si esegue sui materiali, prevalentemente metallici, in
quanto completano il quadro delle caratteristiche
delineato dalle prove statiche. Infatti si è osservato che
due campioni di acciaio, nelle medesime condizioni di
trattamento termico, possono presentare
comportamenti molto diversi tra loro (tenacità o
fragilità).

3. PREMESSA
Sono state delineate, nel corso del tempo, diverse
tipologie di prove, di cui ne verrà analizzata una in
particolare, normata. Questa è entrata nella pratica
operativa di analisi dei materiali, uscendo dai
laboratori con scopi prettamente scientifici, perché
risulta essere molto sensibile alla presenta agli
INTAGLI.
Questi possono essere di vario tipo:
•Intagli legati al progetto (filettature, scanalature,
ecc.)
•Intagli legati, involontariamente, alle lavorazioni
meccaniche (solchi di tornitura);
•Intagli accidentali (fiocchi, inclusioni, cricche di
tempra, ecc.)

4. PRINCIPIO
Le prove, in generale, consistono nel
rompere con un sol colpo una barretta
(provino) intagliata, adoperando come
maglio un pendolo (o mazza) a caduta
libera, la cui velocità, al momento dell’urto,
risulti di 5-7 m/s per gli acciai e di 4-7 m/s
per le leghe leggere.
Le prove che si sono maggiormente diffuse
sono la Izod, in ambito anglosassone, e la
Charpy in ambito latino. Attualmente la
normativa di riferimento prende in
considerazione la Charpy.

5. PRINCIPIO
Nel caso di prove a temperature diverse da
quella ambiente, la provetta deve essere
immersa nel mezzo di riscaldamento o
raffreddamento per un tempo sufficiente a far
raggiungere la stessa temperatura all’intera
provetta (esempio: 10 minuti in un mezzo
liquido e 30 minuti in un mezzo gassoso). La
prova deve essere effettuata entro cinque
secondi dopo l’estrazione della provetta dalla
camera o dal bagno di condizionamento.
L’utensile utilizzato per l’estrazione deve essere
progettato per garantire la tolleranza prevista
sulla temperatura di prova.

6. ATTREZZATURE DI PROVA
Camera
adiabatica sonda
di temperatura
per il
condizionamento
a temperature
inferiori a quella
ambiente.

7. Bombola di anidride
carbonica e
attrezzatura per la
formatura della
pastiglia di ghiaccio
secco.
ATTREZZATURE DI PROVA

8. Utensile per il posizionamento della provetta a
temperatura diversa da quella ambiente
ATTREZZATURE DI PROVA

9. PROVETTA
Nella prova Charpy la provetta deve avere una
forma prismatica a sezione quadrata di 10 mm
di lato e di lunghezza pari a 55 mm.
Nel mezzo della sua lunghezza, perpendicolare
all’asse longitudinale, deve essere realizzato un
intaglio che può avere due forme:
V a 45°, di profondità pari a 2 mm, con raggio
del fondo dell’intaglio pari a 0,25 mm;
U o a buco di chiave di profondità pari a 5 mm,
con raggio del fondo d’intaglio pari a 1 mm.

10. PROVETTA
Si osservi come siano definite, anche con il
grado di rugosità, le quote eseguite.
1. Lunghezza della
provetta
2. Spessore della
provetta
3. Larghezza della
provetta
4. Spessore residuo al
fondo dell’intaglio
5. Angolo dell’intaglio
6. Raggio del fondo
cilindrico dell’intaglio.

11. PROVETTA
E’ possibile effettuare le prove su provette di
dimensioni diverse da quelle indicate nella
norma. L’importante è che il confronto tra i
risultati avvenga comunque su provette di
forma e dimensioni analoghe.

12. PROVETTA
Il prelievo, il numero di provette e
l’orientamento sono definite nella norma di
prodotto.
Ad esempio il minimo numero di provini deve
essere tre, e nel caso il materiale sia ottenuto
per laminazione il prelievo, salvo diverse
indicazioni, deve essere effettuato in direzione
perpendicolare alla stratificazione che i cristalli
hanno assunto durante la laminazione. Infatti in
tali condizioni la resilienza risulta minima.

13. PROVETTA
La lavorazione deve essere eseguita in modo da
ridurre al minimo qualsiasi alterazione della
provetta, ad esempio da incrudimento o
riscaldamento. L’esecuzione dell’intaglio deve
essere accurata in modo che non appaiano, sul
fondo dell’intaglio, striature parallele alla
generatrice dell’intaglio stesso visibili ad occhio
nudo.
Una eventuale marcatura, per il riconoscimento
della provetta, deve essere eseguita su qualsiasi
faccia non a contatto con i sostegni e ad almeno 5
mm dall’intaglio per non influire con l’incrudimento
della marcatura stessa.

14. PROVETTA
La lavorazione dell’intaglio viene eseguita a
freddo, in un’unica passata, mediante
l’utilizzo di una brocciatrice con una broccia
dedicata.
Broccia

15. PROVETTA
La lavorazione dell’intaglio viene eseguita a
freddo, in un’unica passata, mediante
l’utilizzo di una brocciatrice con una broccia
dedicata.
Brocciatrice

16. CONDIZIONI DI PROVA
La macchina per effettuare la prova di resilienza
Charpy è il Pendolo di Charpy, messo a punto da
Georges Augustin Albert Charpy.

17. CONDIZIONI DI PROVA
La macchina mette a disposizione una certa energia potenziale (300 J)
utile per rompere, o meno, la provetta. Il calcolo dell’indice di
resilienza, energia assorbita dalla provetta Ea,avviene valutando
l’energia necessaria per rompere o meno la provetta attraverso la
differenza di quota che assume la mazza tra prima e dopo l’impatto con
la provetta stessa.
Ea = mg(h’-h)= mgl(cosβ-cosα)
Ea = energia assorbita dalla
provetta
l = lunghezza del braccio del
pendolo
α = angolo di partenza della
mazza rispetto la verticale
β = angolo di risalita della mazza
rispetto la verticale

18. CONDIZIONI DI PROVA
La predisposizione della provetta nella zona di impatto è
fondamentale per la ripetibilità e confrontabilità dei risultati.

19. Zona di impatto del pendolo di Charpy.
CONDIZIONI DI PROVA

20. La predisposizione della provetta nella zona di impatto è
fondamentale per la ripetibilità e confrontabilità dei risultati.
CONDIZIONI DI PROVA

21. Dima di posizionamento della provetta nella
zona di impatto con il coltello della mazza.
CONDIZIONI DI PROVA

22. La predisposizione della provetta nella zona di impatto è
fondamentale per la ripetibilità e confrontabilità dei risultati.
1. Lunghezza della provetta
7. Distanza tra gli appoggi
8. Raggio di
arrotondamento degli
appoggi
9. Angolo delle parti
interne degli appoggi
10. Angolo al vertice del
coltello della mazza
11. Raggio dello spigolo del
coltello della mazza
12. Spessore massimo del
coltello della mazza
CONDIZIONI DI PROVA

23. Pendolo di Charpy
CONDIZIONI DI PROVA

24. Pendolo di Charpy
CONDIZIONI DI PROVA

25. Particolare del pendolo: Mazza
CONDIZIONI DI PROVA

26. Particolare della mazza: coltello
CONDIZIONI DI PROVA

27. CONDIZIONI DI PROVA
Immagini di provette di acciaio ricomposte o non spezzate dopo
la prova
Spezzate
Non spezzata

28. RISULTATI
Presentazione dei risultati
Simbologia
La tenacità all'intaglio viene generalmente indicata nelle schede
tecniche dei materiali con diciture riconducibili ai seguenti modelli:
KV300=121J: tenacità stabilita con prova del pendolo di Charpy
su provino normalizzato con intaglio a V. Energia massima
disponibile per la prova: 300 joule, energia assorbita: 121 joule;
KV=121J: come sopra (se l'energia massima disponibile è 300
joule, essa può essere omessa dalla sigla, a meno che il provino sia
non normalizzato, vedi ultimo esempio);
KV100=65J: come sopra, ma con energia massima disponibile per
la prova pari a 100 joule, energia assorbita 65 joule;
KV300/7,5=85J: tenacità stabilita con pendolo di Charpy su
provino non unificato, di dimensioni 8×7,5×55 mm, dove 7,5 è la
larghezza della sezione resistente all'impatto. Energia massima
disponibile 300 joule, energia assorbita pari a 85 joule.
Per indicare che il provino utilizzato ha un intaglio ad U si utilizzano
sigle simili alle precedenti ma al posto di "KV" si utilizza la sigla
"KU".

29. ESEMPI DI DESIGNAZIONE DI ACCIAI
CONSIDERANDO LA RESILIENZA

30. ESEMPI DI DESIGNAZIONE DI ACCIAI
CONSIDERANDO LA RESILIENZA