shock termici

Che cos’è lo shock termico

Lo shock termico è una variazione di temperatura che provoca una determinata tensione nel materiale che la subisce. Spesso provoca la rottura del materiale stesso, cosa che è più comune in quelli più fragili come la ceramica.
Questo è un processo che si svolge bruscamente quando c’è un’improvvisa variazione di temperatura, da caldo a freddo o viceversa e si verifica nei materiali strutturalmente deboli e in quelli che offrono una scarsa conducibilità termica.

Che cos’è il test sugli shock termici

Il test sugli shock termici è una procedura che espone i prodotti a temperature dell’aria basse e alte alternate per accelerare le possibili conseguenze causate da ripetute variazioni di temperatura durante le normali condizioni d’uso. Durante i test di shock termico, la transizione tra temperature estreme si verifica molto rapidamente, ovvero 15 °C al minuto. In alternativa, questi test utilizzano tassi di variazione più lenti tra alte e basse temperature. Il tasso di accelerazione per i test di shock termico è determinato dall’equazione di Coffin-Manson, che sta alla base di questi studi.

Quali strumenti vengono utilizzati

Per eseguire tali test, vengono utilizzare delle speciali apparecchiature con camere singole o multiple. Le apparecchiature a camera singola vengono usate per testare i prodotti di piccoli dimensioni, i cui campioni rimangono in una camera e la temperatura dell’aria al suo interno viene rapidamente raffreddata e riscaldata. Ciò di solito provoca un tasso più lento di variazione della temperatura di risposta del prodotto, poiché l’intera camera deve essere raffreddata e riscaldata. Tuttavia, anche i prodotti più grandi possono essere testati in camere a compartimento singolo. Alcune apparecchiature utilizzano camere calde e fredde, separate mediante un meccanismo di elevazione che trasporta i prodotti tra due o più camere. Ciò si traduce in un tasso più rapido di variazione della temperatura dell’aria. Tuttavia, esiste un limite riguardante le dimensioni e il peso del prodotto che può essere inserito in una camera con un meccanismo di elevazione.

Perché e come determinare le temperature

Quando si eseguono le prove di shock termico, sia la temperatura superiore che quella inferiore devono essere attentamente determinate. Le maggiori differenze tra le temperature della camera di prova e le temperature di utilizzo normali del prodotto comporteranno fattori di accelerazione più elevati, i quali sono determinati sempre dall’equazione di Coffin-Manson. Tuttavia, è necessario scegliere i limiti di temperatura corretti per non superare i limiti operativi o i limiti di proprietà dei materiali del prodotto. Ad esempio, una temperatura superiore che supera il punto di fusione di qualsiasi materiale nel prodotto comporterebbe probabilmente degli errori nel test, i cui risultati ovviamente non saranno ritenuti validi. Ai fini della veridicità del test, è quindi importante che queste temperature vengano misurate e monitorate correttamente durante il processo attraverso l’attento posizionamento delle termocoppie intorno ai prodotti o ai campioni inseriti nella camera.

Quali sono i fattori che influenzano i parametri

I fattori che possono influenzare i parametri del test sono: la massa termica dei campioni, il numero di campioni e il flusso d’aria intorno ai campioni, che dipende dalla loro spaziatura all’intermo della camera. Il tempo di permanenza a ciascuna temperatura deve essere incluso nelle specifiche del test insieme alle tolleranze intorno alle alte e basse temperature. I metodi di prova possono anche specificare tassi minimi di variazione della temperatura.
I prodotti nella camera possono essere alimentati o non alimentati durante il test di shock termico. I prodotti che vengono alimentati durante il test necessitano di cavi sufficientemente lunghi per poter raggiungere l’esterno della camera e che possano adattarsi all’interno dell’alimentazione della camera.

Tecnolab Laboratori

In Italia, uno dei laboratori che svolge questi tipo di attività è il Tecnolab del Lago Maggiore, un istituto di prove, misure e ricerche che ha molti anni di esperienza nell’esecuzione di test sugli shock termici. E’ dotato di ben 8 laboratori, dove vi lavorano 17 dipendenti e in cui vengono eseguiti circa 1600 test all’anno.