In una prova di trazione il risultato non nasce nella cella di carico: nasce nel punto in cui il campione è trattenuto. L’attrezzatura di presa decide dove il materiale si deforma, dove si concentra la sollecitazione e, alla fine, dove il campione si rompe. Se la rottura avviene in prossimità della presa, il numero che compare sul rapporto non descrive il materiale: descrive il modo in cui quel materiale è stato afferrato.
Scegliere afferraggi, morse e attrezzature di prova significa quindi ragionare prima sul campione e sul metodo, e solo dopo sul catalogo. Un film sottile, un filo, una barra metallica e un provino di plastica rinforzata chiedono principi di serraggio diversi, superfici diverse e geometrie diverse; nessuna attrezzatura le copre tutte con la stessa qualità di risultato.
Le pagine che seguono ordinano i criteri per decisione: che cosa serve capire del campione, quale principio di presa ne consegue, quali requisiti chiedere all’attrezzatura in termini di capacità, allineamento e rigidezza, quali attrezzature dedicate esistono per i metodi diversi dalla trazione e come cambiano le priorità a seconda che il laboratorio provi cento materiali diversi o sempre lo stesso prodotto. I riferimenti di metodo sono quelli consueti: UNI EN ISO 6892-1 per la trazione sui metalli, UNI EN ISO 527 per le materie plastiche, UNI EN ISO 7500-1 per la verifica delle macchine di prova, UNI EN ISO 9513 per gli estensimetri.
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Quando il campione cede vicino alla presa, la prova non misura il materiale
La grandezza che si vuole conoscere è una proprietà del materiale: carico di rottura, allungamento, modulo. La grandezza che la macchina registra è invece la forza necessaria a deformare l’insieme campione più presa. I due valori coincidono solo se la zona utile del provino resta la parte più sollecitata e se la deformazione si distribuisce dove il metodo prevede. È questo il vero problema di misura dell’afferraggio: la presa introduce una sollecitazione locale, uno stato di tensione diverso da quello uniassiale che la norma descrive, e un contributo di cedevolezza che si somma allo spostamento della traversa. UNI EN ISO 6892-1 e UNI EN ISO 527 indicano dove la rottura deve avvenire perché il risultato sia rappresentativo; quando cade fuori da quella zona, il dato non è confrontabile con nessun altro. La scelta dell’attrezzatura serve esattamente a rendere improbabile quella condizione.
Principi di serraggio: a cuneo, pneumatico, a vite, a rullo e a capstan
Il primo criterio è il principio con cui la presa si chiude. Il serraggio a cuneo si autoserra: la forza di trazione aumenta la chiusura, ed è la soluzione naturale per metalli e materiali ad alto carico. Il serraggio pneumatico tiene la forza di chiusura costante e indipendente dal carico, ed è preferibile su elastomeri, film e materiali che scorrerebbero oppure che si taglierebbero sotto un cuneo. Il serraggio a vite è semplice, economico e adatto a volumi bassi, ma dipende dall’operatore. La presa a rullo distribuisce il carico su una superficie curva e riduce lo schiacciamento su tessuti e nastri. La presa a capstan avvolge il campione su un tamburo e scarica progressivamente la forza per attrito: è la scelta per fili, funi e filati. La domanda da porsi non è quale principio sia migliore, ma quale appartenga al materiale in prova.
Scegliere le morse e gli afferraggi: come valutare capacità, allineamento e rigidezza delle attrezzature di prova
Tre requisiti vanno chiesti esplicitamente al fornitore, perché raramente si leggono in una riga di catalogo. La capacità dichiarata va confrontata con il carico massimo previsto lasciando un margine, e va verificata alla temperatura e alla velocità d’uso, non solo a temperatura ambiente. L’allineamento fra la presa superiore e quella inferiore va garantito per costruzione: attacchi con gioco controllato, snodi o soluzioni autoallineanti che portano il campione sull’asse di carico sono la caratteristica che distingue un’attrezzatura da laboratorio da un adattamento improvvisato. La rigidezza dell’insieme deve essere superiore a quella del campione, altrimenti parte dello spostamento letto appartiene all’attrezzatura e non al materiale: è il motivo per cui UNI EN ISO 9513 raccomanda estensimetri applicati al provino. A questi si aggiunge la compatibilità meccanica con banco e cella di carico, in termini di attacco, filettatura e ingombro utile.
Superfici delle ganasce e attrezzature dedicate ai metodi diversi dalla trazione
La superficie che tocca il campione va scelta insieme al principio di presa: zigrinata per metalli e materiali duri, liscia o rivestita per superfici che non devono essere incise, in gomma o in materiale morbido per film, tessuti e campioni delicati. La zigrinatura si consuma e va considerata materiale di consumo, con ricambistica disponibile e una procedura di pulizia definita. Accanto alla trazione esistono poi attrezzature dedicate al metodo: telai per pelatura a 90 e 180 gradi, piatti per compressione, supporti per flessione a tre punti, portacampioni per film, tamburi capstan per fili e tessili. Se il laboratorio esegue metodi diversi, entra in gioco la rapidità di cambio: attacchi rapidi, riferimenti ripetibili e set predisposti riducono il tempo morto e, soprattutto, riducono la variabilità introdotta dal rimontaggio.
Situazioni tipiche: laboratorio multimateriale, controllo di serie, campioni sottili, fili e nastri
Un laboratorio che prova materiali molto diversi privilegia la modularità: poche prese versatili, molte coppie di ganasce intercambiabili e un sistema di cambio rapido. Un controllo di serie su un solo prodotto ragiona all’opposto: una presa dedicata, regolata una volta e mai più toccata, con riferimenti meccanici che rendono il posizionamento identico per ogni operatore. Con campioni delicati o sottili la priorità diventa la forza di chiusura regolabile e ripetibile, tipica delle prese pneumatiche, e una superficie che non inneschi la rottura. Su fili, funi e nastri la scelta cade sull’avvolgimento capstan o sui rulli, che eliminano lo schiacciamento nel punto di presa.
In tutti i casi resta utile documentare quale attrezzatura è stata usata per ogni serie di prove, insieme alla verifica periodica della macchina secondo UNI EN ISO 7500-1: un risultato è confrontabile nel tempo solo se lo è anche la presa. Per vedere le tipologie disponibili, i principi di serraggio e le attrezzature dedicate ai singoli metodi, si può consultare la pagina dedicata ad afferraggi, morse e attrezzature di prova.
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