User:Lorenzo De Noni/sandbox

La prova di graffio è una tecnica sperimentale di caratterizzazione dei materiali, che rientra nel campo dello studio delle proprietà meccaniche di superficie dei materiali [ref.]. Nello specifico viene utilizzato per definire e quantificare la resistenza al graffio dei materiali. La prova consiste nell’utilizzo di una punta di geometria nota, conosciuta come “indentatore”, che si muove ad una determinata velocità rispetto al materiale applicando contemporaneamente una forza costante o crescente (linearmente o a gradini) a generare un graffio di determinata lunghezza. Lo strumento misura la resistenza che il materiale oppone al suo scorrimento per tutta la lunghezza di prova. In linea generale, quantità come la “profondità di penetrazione” della punta nella superficie del materiale, la “profondità residua” dopo la formazione del graffio, la “forza tangenziale” opposta dal materiale allo scorrimento dell’indentatore e l’analisi dell’”emissione acustica” in caso di rottura o formazioni di cricche nel materiale stesso sono i parametri misurati durante la prova. Il risultato così ottenuto è un grafico con ascissa la “lunghezza di graffio”, mentre sull’ordinata sono riportati la “forza tangenziale Ft”, la “profondità di penetrazione”, la “profondità residua” e l’”emissione acustica”. Sebbene il principio di funzionamento sia il medesimo, esistono sia strumenti per il macro-, micro- e nano-graffio in funzione della risoluzione della tecnica (aumentando fino a micro- e nano-newton rispettivamente).

Sviluppo storico
La crescente richiesta di componenti esteticamente soddisfacenti ha spinto la ricerca nello studio e nello sviluppo di materiali caratterizzati da buone proprietà di superficie, nello specifico una buona resistenza al graffio. La presenza di eventuali danni o graffi sulla superificie inficia infatti non solo la funzionalità del pezzo, agendo essi come concentratori degli sforzi, ma anche l'estetica del componente rendendolo inaccettabile per il consumatore [ref]. In questo senso, è stato necessario sviluppare e standardizzare un test che potesse descrivere qualitativamente e quantitativamente la capacità di un materiale a resistere al graffio. Il primo tentativo risale alla scala di Mosh. I valori numerici di tale scala tuttavia non descrivano quantitativamente in alcun modo una proprietà del materiale, bensì esprimano una relazione, un rapporto tra la durezza al graffio del materiale preso in considerazione rispetto a un qualunque altro all'interno della scala. La necessità di avere una misura ripetibile ha portato allo sviluppo di uno strumento (di graffio) per misurare quantitativamente queste proprietà.

Strumentazione
I principali componenti dello strumento sono: • Un tavolo mobile su cui è situato il porta-campioni. Il campione viene ivi alloggiato e il movimento del tavolo lungo il piano xy permette il moto relativo tra indentatore e campione. Il tavolo è in grado di muoversi lungo l’asse z in modo tale da permettere il contatto tra punta e campione. La precisione dello spostamento del tavolo (in particolare, lungo l’asse z) dipende dallo strumento (macro-, micro- o nano-graffio). • “Indentatore” o “punta”: analoga a quelle comunemente usate per i test di indentazione quasi-statica. Ne esistono di vari tipi in funzione della geometria. I materiali più comunemente utilizzati sono l’acciaio inox e il diamante. La geometria degli indentatori è analoga quella usati per i test di macro-indentatazione (quasi-statica): sferiche (con raggio variabile), Rockwell (sfero-coniche con angolo di apertura di 120° e raggio della punta sferica variabile), sfero-coniche con angolo di apertura di 90° e raggio variabile, Berkovich, Vickers, Mettere reference alle pagine Wiki! • Un sistema di controllo della forza in grado di applicare e mantenere la forza selezionata (che sia essa costante o che cresca linearmente o a gradini lungo la lunghezza di prova). • Strumento per valutare l’emissione acustica [mettere ref wiki], del tutto simile alle tecniche non distruttive di analisi dei materiali, per rilevare eventuali rotture. • Software in grado di elaborare i dati, applicando correzioni legate a eventuali inclinazioni del campione che devono essere tenute in considerazione nell’elaborazione dei dati finali (Pd e Rd).