Pruebas de caucho conforme a las normas de materiales

Case study

Se utilizó un extensómetro de contacto con suficiente recorrido axial para acomodar la cantidad de deformación de las probetas

Las mordazas de rodillo más anchas que la anchura de la superficie de agarre, con autoapriete automático, garantizan una medición precisa del comportamiento dentro de la longitud de calibre de la mancuerna

Solución

Máquina universal de ensayos UTM controlada por software
Conocimiento de las propiedades de las materias primas para la fabricación de productos y componentes
Mordazas autoapretantes

Ventajas

Cumplimiento preciso de las normas internacionales
Flexibilidad para evaluar las características ergonómicas de respuesta
Posibilidad de realizar pruebas en distintas condiciones ambientales con accesorios compatibles

Requisitos

La caracterización de los materiales es esencial para confiar en su rendimiento en los productos fabricados y los componentes en los que se utilizan posteriormente. Las instalaciones especializadas internas y externas realizan ensayos en muestras de materiales para medir y calcular sus propiedades como control de calidad o para determinar su idoneidad para nuevos procesos. Los elastómeros vulcanizados y termoplásticos (caucho) (TPE) se utilizan en productos de todas las industrias, desde neumáticos de vehículos, aislamientos, amortiguadores, casquillos, juntas y correas hasta productos de consumo como zapatos y juguetes. Su comportamiento elástico es la principal propiedad que determina su idoneidad única en todas estas aplicaciones.

Dos importantes normas industriales que se aplican para caracterizar estos materiales son la ISO 37 y la ASTM D412.

ISO 37 - Caucho, vulcanizado o termoplástico - Determinación de las propiedades de tensión-deformación por tracción se utiliza para calcular:

Resistencia a la tracción (TS)-el esfuerzo de tracción máximo aplicado al estirar una probeta hasta su rotura/ruptura.
Resistencia a la tracción en el momento de la rotura (TSb): tensión de tracción registrada en el momento de la rotura.
Alargamiento a la rotura (Eb)-deformación de tracción en la longitud de ensayo en el punto de rotura.
Esfuerzo a un alargamiento determinado (Se)-esfuerzo de tracción en la longitud de prueba necesario para producir un alargamiento determinado.
Alargamiento a una tensión dada (Es)-deformación de tracción en la longitud de prueba cuando la probeta se somete a una tensión de tracción dada.
Tensión de fluencia (Sy): tensión de tracción en el primer punto de la curva tensión-deformación en el que se produce un aumento de la deformación sin que aumente la tensión.
Alargamiento a límite elástico (Ey): tensión de tracción en el primer punto de la curva tensión-deformación en el que se produce un aumento de la deformación sin que aumente la tensión.

ASTM D412 - Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers - Tension determines:

Resistencia a la tracción-el máximo esfuerzo de tracción aplicado al estirar una probeta hasta su rotura/ruptura.
Esfuerzo de tracción a un alargamiento determinado: el esfuerzo necesario para estirar la sección transversal uniforme de una probeta hasta un alargamiento determinado.
Tensión de fluencia: tensión en el punto de la curva tensión-deformación, antes de la rotura final, en el que la tasa de tensión con respecto a la deformación pasa por un valor cero y puede llegar a ser negativa.

Ambas normas hacen referencia a otras para normalizar la preparación de las probetas, su acondicionamiento y las condiciones ambientales.

Solución

Las máquinas de ensayo universales (UTM) permiten determinar una serie de valores medidos para probetas sometidas a cargas de tracción y compresión. Los dispositivos intercambiables y la conectividad de la instrumentación proporcionan el hardware específico para sujetar y medir, mientras que el software apropiado es esencial para controlar explícitamente la UTM y capturar y calcular los resultados necesarios. Mecmesin proporcionó una UTM OmniTest con software VectorPro y extensometría (brazo de contacto) para realizar estos ensayos de materiales elastoméricos.

Se utilizaron probetas con mancuernas, aunque ambas normas admiten probetas con juntas tóricas. Se indican las dimensiones exactas para garantizar que los valores medios sean representativos, se requieren múltiples probetas para realizar los ensayos en lotes. Normalmente, estos materiales elastoméricos se procesan de forma que se produce un flujo o grano en la estructura composicional. El corte de las mancuernas alineadas con el grano o en un ángulo de interés con respecto al grano es una decisión fundamental y se documenta en el informe. Se utilizaron mordazas de rodillo excéntricas de dimensiones para agarrar completamente a lo ancho de los hombros (para evitar "roturas de hombros") y para autoapretarse automáticamente.

El control VectorPro del OmniTest implementa el índice de extensión (separación de agarre) que exigen las normas, el extensómetro mide y transfiere la extensión correcta de la longitud de calibre de la probeta (deformación) para calcular la tensión. Se incluyen cálculos de propiedades fundamentales de los materiales, que el usuario puede aplicar a los datos. La obtención de valores gráficos a partir de los puntos de los ejes permite encontrar información como la tensión a un alargamiento determinado para puntos significativos o elegidos por el usuario, por ejemplo, 25%, 200%, 200%, etc.

VectorPro también incluye una serie de plantillas de informes y una intuitiva interfaz gráfica de usuario de arrastrar y soltar para colocar atributos, gráficos y resultados en el documento. Los detalles de la prueba (descripción de la muestra, preparación, tipo, espesor, orientación del grano) pueden asignarse como atributos y descriptores para documentar completamente el procedimiento.