La resistenza alla frattura è una misura di quanto bene un materiale con un difetto esistente si comporta sotto pressione. Nelle prove sui materiali, le persone utilizzano apparecchiature per sottoporre materiali con difetti noti a una pressione controllata per vedere quando qualcosa come una crepa si trasforma in una frattura completa e provoca il cedimento del materiale. Gli ingegneri presumono che la perfezione sia impossibile e quindi devono progettare materiali con resistenza alla frattura adeguata all’applicazione in modo che resistano alla pressione e mantengano la loro integrità.
In una misura della tenacità alla frattura, l’obiettivo è esaminare le prestazioni con diversi tipi di crepe e difetti come bolle d’aria profonde all’interno del materiale. L’attrezzatura può sottoporre il materiale a forze di scorrimento, strappo o trazione per determinarne il comportamento. Ciò fornisce una serie di misurazioni della tenacità alla frattura che gli ingegneri possono utilizzare per determinare quando il materiale si romperà e in quali condizioni.
Il rischio di frattura aumenta con l’aumentare della pressione sul materiale. Se il materiale è troppo fragile, può essere soggetto a rotture a livelli di pressione relativamente bassi, ma i materiali estremamente flessibili possono deformarsi, rendendoli inutili. Gli ingegneri devono trovare una via di mezzo nello sviluppo dei materiali, fornendo loro la flessibilità necessaria per resistere alle fratture e la fragilità per resistere alle pressioni di deformazione. Ciò può richiedere modifiche alla composizione e al design dei componenti del prodotto.
Se la tenacità alla frattura è troppo bassa, significa che il materiale potrebbe essere soggetto a cedimenti. Ciò non è auspicabile e gli ingegneri devono tornare al tavolo da disegno per determinare come correggere il problema. Ciò può comportare la modifica della composizione di una lega metallica, l’alterazione della forma di una parte o la riprogettazione di un’attrezzatura per modificare la distribuzione della pressione quando è operativa. L’elevata tenacità alla frattura è un buon segno, che dimostra che i materiali sono abbastanza resistenti da soddisfare le esigenze, ma può comportare altri problemi, come materiali troppo pesanti per l’applicazione prevista.
La legge può richiedere un certo standard di tenacità alla frattura per particolari materiali, a causa di problemi di sicurezza. In questi casi, le aziende potrebbero dover mostrare i risultati dei test agli ispettori governativi in modo che possano confermare che l’azienda soddisfa gli standard. Le aziende possono anche avere standard interni e di settore che devono soddisfare per rimanere competitive. La discussione sui risultati dei test è importante anche per attività come le offerte sui progetti, poiché le aziende vogliono dimostrare come i loro prodotti finali saranno superiori a quelli dei concorrenti.