Collaudo della gomma secondo gli standard dei materiali

Requisiti

La caratterizzazione dei materiali è essenziale per avere fiducia nelle loro prestazioni nei prodotti e nei componenti in cui vengono successivamente utilizzati. Strutture specializzate interne ed esterne eseguono test su campioni di materiali per misurare e calcolare le loro proprietà come controllo di qualità o per determinare l'idoneità a nuovi processi. Gli elastomeri vulcanizzati e termoplastici (gomma) (TPE) sono utilizzati in tutti i settori industriali, dagli pneumatici per veicoli, agli isolanti, agli ammortizzatori, alle boccole, alle guarnizioni e alle cinghie, fino ai prodotti di consumo come scarpe e giocattoli. Il loro comportamento elastico è la proprietà principale che ne determina l'esclusiva idoneità in tutte queste applicazioni.

Due importanti norme industriali che vengono applicate per caratterizzare questi materiali sono la ISO 37 e la ASTM D412.

ISO 37 - Gomma, vulcanizzata o termoplastica - Determinazione delle proprietà di tensione-deformazione a trazione è utilizzata per calcolare:

1. Resistenza alla trazione (TS) - la massima sollecitazione di trazione applicata nello stiramento di un provino fino alla rottura.
2. Resistenza a trazione a rottura (TSb) - lo sforzo di trazione registrato al momento della rottura.
3. Allungamento a rottura (Eb) - deformazione a trazione nella lunghezza di prova al punto di rottura.
4. Sforzo a un determinato allungamento (Se)- Sforzo di trazione nella lunghezza di prova necessario per produrre un determinato allungamento.
5. Allungamento a una determinata sollecitazione (Es) - deformazione a trazione nella lunghezza di prova quando il provino è sottoposto a una determinata sollecitazione a trazione.
6. Sforzo allo snervamento (Sy) - Sforzo di trazione nel primo punto della curva sforzo-deformazione in cui si verifica un ulteriore aumento della deformazione senza alcun aumento dello sforzo.
7. Allungamento allo snervamento (Ey) - deformazione a trazione nel primo punto della curva sforzo-deformazione in cui un ulteriore aumento della deformazione non è accompagnato da un aumento della sollecitazione.

ASTM D412 - Metodi di prova standard per gomma vulcanizzata ed elastomeri termoplastici - Determina latensione:

1. Resistenza alla trazione: la massima sollecitazione di trazione applicata nell'allungamento di un provino fino alla rottura.
2. Sforzo di trazione a un determinato allungamento: lo sforzo necessario per allungare la sezione trasversale uniforme di un provino a un determinato allungamento.
3. Sforzo di snervamento: lo sforzo in quel punto della curva sforzo-deformazione, a breve distanza dalla rottura definitiva, in cui il tasso di sforzo rispetto alla deformazione passa attraverso un valore nullo e può diventare negativo.

Entrambe le norme fanno riferimento ad altre per standardizzare la preparazione dei provini, il condizionamento e le condizioni ambientali.

La soluzione

Le macchine di prova universali (UTM) consentono di determinare una gamma di valori misurati per i provini sottoposti a carichi di trazione e compressione. Le attrezzature intercambiabili e la connettività della strumentazione forniscono l'apparato hardware specifico per afferrare e misurare, mentre un software appropriato è essenziale per controllare esplicitamente l'UTM e acquisire e calcolare i risultati necessari. Mecmesin ha fornito un UTM OmniTest con software VectorPro ed estensimetria (braccio a contatto) per eseguire queste prove su materiali elastomerici.

Sono stati utilizzati provini a manubrio, sebbene entrambi gli standard consentano l'uso di campioni O-ring. Per garantire che i valori mediani siano rappresentativi, sono indicate le dimensioni precise e sono necessari più campioni da testare in lotti. In genere, questi materiali elastomerici vengono lavorati in modo da provocare un flusso o una grana nella struttura compositiva. Il taglio dei manubri allineato o con un angolo di interesse rispetto alla grana è una decisione fondamentale ed è documentata nel rapporto. Sono stati utilizzati morsetti a rullo eccentrici di dimensioni tali da fare presa su tutta la larghezza delle spalle (per evitare "rotture delle spalle") e da autoserrarsi automaticamente.

Il controllo VectorPro dell'OmniTest implementa il tasso di estensione (separazione della presa) richiesto dalle norme, l'estensimetro misura e trasferisce l'estensione della lunghezza del calibro corretto del provino (deformazione) per calcolare la sollecitazione. Sono inclusi i calcoli delle proprietà fondamentali dei materiali, che l'utente può applicare ai dati. La restituzione dei valori del grafico dai punti dell'asse consente di trovare informazioni come la sollecitazione a un determinato allungamento per punti significativi o scelti dall'utente, ad esempio 25%, 200%, 200%, ecc.

VectorPro comprende anche una serie di modelli di report e un'intuitiva interfaccia grafica drag-and-drop per inserire attributi, grafici e risultati nel documento. I particolari del test - descrizione del campione, preparazione, tipo, spessore, orientamento della grana - possono essere assegnati come attributi e descrittori per documentare completamente la procedura.

Attrezzatura di prova

• UTM OmniTest a colonna singola
• VectorPro
• Estensimetro
• Pinze a rullo