Cizalla de doble solapa

El ensayo de cizalladura de doble vuelta es un método mecánico utilizado para medir la resistencia a la cizalladura de las uniones adhesivas. El ensayo utiliza una configuración de unión en capas en la que el adhesivo se coloca entre dos interfaces. A diferencia de un ensayo de cizallamiento de solape, la disposición de doble solape reduce las tensiones de flexión colocando la capa de adhesivo simétricamente entre dos sustratos exteriores. El resultado es un esfuerzo de cizallamiento más uniforme en toda la capa de adhesivo y la obtención de datos más fiables.

En una probeta estándar de cizalladura de doble vuelta, se unen tres tiras rectangulares de material. La tira central se somete a tracción, mientras que las dos tiras exteriores equilibran la carga, de modo que la unión adhesiva se somete a esfuerzo de cizallamiento en lugar de cizallamiento o tracción.

El ensayo de cizalladura de doble vuelta se utiliza ampliamente para determinar el comportamiento de los adhesivos en aplicaciones estructurales y semiestructurales. Permite a los ingenieros:

• Cuantificar con precisión la resistencia al cizallamiento de las uniones adhesivas.
• Comparar adhesivos en diferentes condiciones de curado, sustratos y tratamientos superficiales.
• Comprender cómo se comportarán las uniones adheridas bajo cargas operativas.
• Identificar los modos de fallo probables, como el fallo cohesivo, el fallo del adhesivo o la fractura del sustrato.

El ensayo es valioso en múltiples sectores. En el sector aeroespacial se utiliza para calificar adhesivos para unir materiales compuestos y aleaciones ligeras. En automoción, ayuda a validar adhesivos para uniones estructurales en vehículos ligeros. En el sector del envasado, garantiza que las uniones laminadas soportan las tensiones operativas, y en los dispositivos médicos confirma la fiabilidad de los componentes unidos utilizados en productos de seguridad crítica.

Preparación de las muestras

Las probetas se preparan de acuerdo con dimensiones normalizadas. La norma ASTM D3528 especifica tiras de 25 mm de ancho y 100 mm de largo, unidas con una longitud de solapamiento de 12,5 mm. La norma ISO 4587 describe una preparación similar de las probetas para los ensamblajes rígido-rígido. Para obtener resultados precisos, es esencial que el solapamiento, el grosor y las condiciones de curado sean uniformes.

La preparación de la superficie también es fundamental. Los sustratos pueden requerir limpieza, abrasión o imprimación antes de la aplicación del adhesivo para garantizar una fuerza de unión repetible. Tras la aplicación del adhesivo, las muestras se curan en condiciones controladas para conseguir un rendimiento uniforme.

Procedimiento de ensayo

La probeta se monta en una máquina de ensayo universal. Las mordazas sujetan la banda central por un lado y las dos bandas exteriores por el otro. Se aplica una carga de tracción a velocidad constante hasta que se produce el fallo. La máquina de ensayo registra la carga y la extensión durante todo el procedimiento. La resistencia al cizallamiento se calcula dividiendo la carga máxima por la superficie adherida.

Modos de fallo e interpretación

Tras la prueba, se examinan tanto la curva carga-extensión como la superficie de fractura. El fallo puede producirse de tres formas principales:

• Fallo cohesivo, en el que el propio adhesivo se fractura.
• Fallo del adhesivo, cuando se produce la separación en la interfaz adhesivo-sustrato.
• Fallo del sustrato, en el que el material unido se rompe antes que el adhesivo.

Cada modo proporciona información útil sobre el rendimiento de la unión y la idoneidad del adhesivo.

Mecmesin ofrece una gama de máquinas de ensayo universales y accesorios para ensayos de adhesivos. El sistema MultiTest-dV es un banco de ensayos versátil con capacidades de hasta 2,5 kN, adecuado para el control de calidad rutinario y la investigación. La gama OmniTest ofrece capacidades superiores de hasta 50 kN, lo que la hace ideal para probar adhesivos estructurales y materiales compuestos más resistentes.

Existen fijaciones específicas para garantizar una alineación correcta y minimizar la flexión durante los ensayos de cizalladura. El software VectorPro se utiliza para capturar y analizar los datos de los ensayos, proporcionando cálculos automáticos de la resistencia al cizallamiento y una representación gráfica clara del comportamiento de la unión.

Los ensayos de cizalladura de doble vuelta se realizan según normas internacionales que garantizan la coherencia y comparabilidad de los resultados. Las más utilizadas son

• ASTM D3528 - Standard test method for lap shear strength of adhesives using double lap joint specimens.
• ISO 4587 - Adhesivos, determinación de la resistencia al cizallamiento de solapamiento por tracción de conjuntos unidos rígidos con rígidos.

A modo de comparación, entre los métodos de cizalladura de solape relacionados se incluyen ASTM D3163 y ASTM D1002, que especifican disposiciones de ensayo de solape simple. Estos métodos se utilizan ampliamente para ensayos de adhesivos, pero pueden estar más influidos por los efectos de la flexión en comparación con el método de doble solape.

Mecmesin tiene una amplia experiencia en el diseño de equipos y dispositivos para ensayos de fuerza de adherencia. Nuestros ingenieros pueden recomendarle la máquina de ensayo, mordazas y configuración de software más adecuados para su aplicación. Tanto si está desarrollando nuevos adhesivos, validando materiales según normas internacionales, o realizando un control de calidad rutinario, Mecmesin puede proporcionarle una solución de ensayo fiable y conforme a sus necesidades.