Cizallamiento por compresión

El ensayo de cizalladura por compresión es un método de ensayo mecánico utilizado para medir la capacidad de un material para resistir fuerzas de cizalladura mientras está sometido a una carga de compresión. A diferencia del ensayo de tracción, que separa los materiales, esta técnica empuja los materiales entre sí creando una acción de deslizamiento o cizallamiento a lo largo de un plano definido.

Se utiliza mucho para evaluar la resistencia de las uniones adhesivas, el comportamiento interlaminar de los materiales compuestos y la resistencia al cizallamiento interno de los materiales estratificados o estructurales. Mediante la simulación de condiciones de servicio en las que se produce cizallamiento bajo compresión, como las juntas en paneles de construcción o las uniones adhesivas en estructuras de automoción, los ingenieros pueden verificar la fiabilidad y seguridad del producto, así como el cumplimiento de los requisitos de rendimiento.

Los ensayos de cizalladura por compresión se aplican en múltiples industrias en las que los materiales deben soportar esfuerzos de cizalladura mientras están comprimidos.

Evaluación de uniones adhesivas

Las unionesadhesivas se utilizan a menudo en aplicaciones en las que las fijaciones mecánicas no son prácticas. El ensayo de cizalladura por compresión ayuda a garantizar que estas uniones puedan soportar cargas de servicio sin fallos prematuros.

Algunos usos comunes son

• Fabricación de automóviles: unión de paneles de carrocería y elementos estructurales
• Construcción: fijación de paneles de pared compuestos, elementos de fachada y laminados estructurales

Ensayos de materiales compuestos estratificados

Los materiales compuestos estratificados, como los paneles de fuselajes aeroespaciales o los componentes de chasis de automóviles, experimentan cargas multidireccionales complejas. Los ensayos de cizalladura por compresión miden la resistencia interlaminar y detectan puntos débiles en la unión entre capas. Esto es esencial en aplicaciones críticas para la seguridad, en las que la delaminación podría provocar un fallo.

Las configuraciones de ensayo varían en función del material, la aplicación y la norma industrial pertinente.

Cizallamiento simple

• Implica un plano de cizalladura
• Suele utilizarse en ensayos de adherencia y probetas pequeñas
• Diseño más sencillo, pero más sensible a los errores de alineación

Doble cizalladura

• Incluye dos planos de cizalladura para cargas simétricas
• Reduce los efectos de flexión y mejora la precisión
• Se utiliza para materiales más grandes o gruesos que requieren condiciones de carga más representativas

Comparación: Las configuraciones de cizallamiento simple son más rápidas y menos complejas, mientras que las configuraciones de cizallamiento doble son preferibles cuando es esencial una distribución de la tensión consistente y simétrica.

Importancia de los compuestos de matriz polimérica

Los materiales compuestos de matriz polimérica se valoran por su relación resistencia-peso y se utilizan en los sectores aeroespacial, automovilístico y deportivo. Los ensayos de cizalladura por compresión se utilizan para determinar las propiedades de cizalladura en el plano y el comportamiento a la compresión tras el impacto.

Las normas pertinentes incluyen:

• ASTM D3410 - Propiedades de compresión de compuestos de matriz polimérica con refuerzo unidireccional
• ASTM D6641 - Ensayo de compresión de carga combinada para materiales compuestos de matriz polimérica

El cumplimiento de las normas reconocidas garantiza la precisión, repetibilidad y trazabilidad de los resultados. Entre las normas ASTM más comunes para ensayos de cizalladura por compresión se incluyen:

• ASTM D905 - Resistencia al cizallamiento de uniones adhesivas en madera
• ASTM D732 - Resistencia al cizallamiento de plásticos mediante punzón
• ASTM D3410 - Propiedades de compresión de compuestos de matriz polimérica
• ASTM D6641 - Método de compresión de carga combinada para materiales compuestos de matriz polimérica

Cada una de ellas especifica las dimensiones de las probetas, los requisitos de alineación, los índices de carga y los métodos de cálculo para garantizar resultados coherentes.

Ventajas

• Alta precisión - medición exacta de la resistencia al cizallamiento bajo compresión controlada
• Versatilidad: adecuado para adhesivos, materiales compuestos, metales y plásticos
• Simulación realista: reproduce las condiciones de servicio en las que el cizallamiento y la compresión se producen conjuntamente
• Favorece la innovación: permite mejorar el diseño y seleccionar los materiales

Consideraciones

• Preparación de las muestras: la geometría, el estado de la superficie y la calidad de los bordes influyen en los resultados
• Alineación y calibración: la desalineación puede introducir tensiones de flexión y distorsionar los resultados
• Condiciones de apoyo: una fijación inadecuada puede provocar modos de fallo prematuros o no representativos

Mecmesin ofrece sistemas de ensayo de precisión y utillajes diseñados para configuraciones de simple y doble cizalladura, adecuados para una amplia gama de materiales y capacidades de carga.

• Banco de ensayos de materiales de una columna OmniTest - Ideal para adhesivos y pequeñas probetas de materiales compuestos, con capacidades de hasta 7,5 kN
• Banco de ensayos motorizado MultiTest-dV - Opción rentable y versátil para ensayos de cizalladura de menor capacidad con control de precisión
• Banco de ensayos de materiales de doble columna OmniTest - Adecuado para aplicaciones de alta capacidad de hasta 50 kN, probetas de gran tamaño y ensayos de cizallamiento doble
• Software VectorPro - Proporciona control avanzado, adquisición de datos en tiempo real, cálculo de la resistencia al cizallamiento e informes automatizados
• Dispositivos de cizallamiento personalizados - Diseñados para cumplir las normas ASTM y del sector, garantizando una alineación y carga correctas

El ensayo de cizalladura por compresión es esencial para verificar la resistencia de la unión adhesiva, la integridad de los materiales compuestos estratificados y la resistencia a la cizalladura interna en materiales estructurales. Utilizando métodos conformes a las normas y equipos Mecmesin de precisión, los ingenieros pueden obtener datos fiables y repetibles para orientar la selección de materiales, optimizar los diseños y garantizar la seguridad.

Para discutir su aplicación, seleccionar el sistema de ensayo de cizalladura adecuado, o configurar los dispositivos para ensayos según ASTM, hable con el equipo técnico de Mecmesin. Le ayudaremos a obtener resultados precisos, consistentes y trazables de la resistencia al cizallamiento de sus productos.