Tensione di Snervamento: Limite Elastico dei Materiali

La tensione di snervamento è una delle proprietà meccaniche più importanti dei materiali, soprattutto in ingegneria, progettazione strutturale, CNC e stampa 3D.
Indica il limite oltre il quale un materiale inizia a deformarsi in modo permanente. Conoscerla è fondamentale per progettare componenti sicuri, affidabili e durevoli.

Cos’è la tensione di snervamento?

La tensione di snervamento (σᵧ) è il valore di tensione al quale un materiale passa da una deformazione elastica (reversibile) a una plastica (irreversibile).

• Sotto σᵧ → il materiale torna alla forma originale una volta rimosso il carico.
  
• Oltre σᵧ → la deformazione rimane anche dopo la rimozione del carico.
  

In pratica, è il limite operativo sicuro per la maggior parte dei componenti strutturali.

Come si calcola la tensione di snervamento?

1) Formula di base

La tensione di snervamento si calcola come:

σᵧ = Fᵧ / A

Dove:

• σᵧ = tensione di snervamento (Pa, MPa)
  
• Fᵧ = forza allo snervamento (N)
• A = area della sezione resistente (mm² o m²)
  

2) Metodo sperimentale (prova di trazione)

Nella pratica, la tensione di snervamento viene misurata tramite prova di trazione:

1. Il campione viene sottoposto a carico crescente
   
2. Si registra la curva tensione–deformazione
3. Il punto in cui la curva cessa di essere lineare indica lo snervamento
   

3) Metodo dello 0,2% (offset method)

Per materiali che non presentano uno snervamento evidente (come molte leghe di alluminio), si utilizza il metodo dello 0,2%, che individua la tensione corrispondente a una deformazione plastica dello 0,2%.

• si traccia una retta parallela al tratto elastico
  
• con offset di deformazione pari allo 0,2%
• l’intersezione con la curva definisce σᵧ (0,2%)

È il metodo più usato in ambito industriale.

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Unità di misura

La tensione di snervamento si esprime in:

• MPa (megapascal) → standard industriale
  
• GPa → materiali molto resistenti
  
• psi → sistemi anglosassoni

Perché la tensione di snervamento è così importante?

La tensione di snervamento è un parametro chiave perché:

• definisce il carico massimo ammissibile in esercizio
  
• previene deformazioni permanenti (piegature, allungamenti)
  
• guida la scelta del materiale in base all’applicazione
  
• riduce il rischio di guasto e costi di manutenzione
  
• è il riferimento per fattori di sicurezza nei calcoli strutturali
  

Nella maggior parte dei progetti, si lavora ben al di sotto della rottura, usando la tensione di snervamento come riferimento.

Confronto: Tensione di snervamento VS resistenza a trazione

È importante non confondere questi due valori:

• Tensione di snervamento (σᵧ) → inizio della deformazione plastica
  
• Resistenza a trazione (σᵤ) → carico massimo prima della rottura
  

Un materiale può:

• snervare presto ma allungarsi molto (materiale duttile)
  
• snervare tardi ma rompersi bruscamente (materiale fragile)

Valori tipici di tensione di snervamento

I valori dipendono da trattamenti, processo produttivo e orientamento

Tensione di snervamento nella stampa 3D

Nella stampa 3D, la tensione di snervamento dipende anche da:

• tecnologia (FDM, MJF, SLA)
  
• orientamento di stampa
• percentuale di riempimento
• post-processing
• anisotropia del materiale

Esempi:

• FDM → comportamento anisotropo, più debole sull’asse Z
  
• MJF/SLS → comportamento più uniforme
  
• SLA → valori elevati ma maggiore fragilità
  

È fondamentale considerare sia il materiale sia il processo processo, non solo il dato teorico.

Tensione di snervamento e fattore di sicurezza

In progettazione si utilizza spesso:

σₐₘₘ = σᵧ / FS

Dove:

• σₐₘₘ = tensione ammissibile
  
• FS = fattore di sicurezza (1,5–3 o più)
  

Questo garantisce che il componente lavori sempre in campo elastico.

Errori comuni da evitare

• Confondere snervamento e rottura
• Usare valori teorici senza considerare il processo produttivo
• Ignorare anisotropia (soprattutto in stampa 3D)
  
• Trascurare temperatura e ambiente di lavoro
• Non applicare un fattore di sicurezza adeguato
  

Conclusioni

La tensione di snervamento è il parametro chiave per capire quando un materiale smette di comportarsi elasticamente e inizia a deformarsi in modo permanente.

È essenziale per:

• progettazione strutturale
  
• scelta dei materiali
  
• sicurezza e affidabilità dei componenti
  
• applicazioni CNC e stampa 3D
  

Progettare sotto la tensione di snervamento significa progettare in sicurezza.

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Tensione di Snervamento: Domande e Risposte