Ensaio de borracha de acordo com as normas de materiais

Requisitos

A caraterização dos materiais é essencial para se ter confiança no seu desempenho nos produtos manufacturados e nos componentes em que são posteriormente utilizados. Instalações especializadas internas e externas realizam testes em amostras de materiais para medir e calcular suas propriedades como uma verificação de garantia de qualidade ou para determinar a adequação para novos processos. Os elastómeros (TPE) vulcanizados e termoplásticos (borracha) são utilizados em produtos de todas as indústrias, desde pneus de veículos, isolamento, amortecedores, casquilhos, vedantes e correias até produtos de consumo como sapatos e brinquedos. O seu comportamento elástico é a principal propriedade que determina a sua adequação única em todas estas aplicações.

Duas normas industriais importantes que são aplicadas para caraterizar estes materiais são a ISO 37 e a ASTM D412.

ISO 37 - Borracha, vulcanizada ou termoplástica - Determinação das propriedades de tensão-deformação de tração é utilizada para calcular:

1. Resistência à tração (TS) - a tensão de tração máxima aplicada ao esticar uma amostra até à rutura.
2. Resistência à tração na rutura (TSb) - tensão de tração registada no momento da rutura.
3. Alongamento na rutura (Eb)-deformação de tração no comprimento de ensaio no ponto de rutura.
4. Tensão a um determinado alongamento (Se)-tensão de tração no comprimento de ensaio necessário para produzir um determinado alongamento.
5. Alongamento a uma determinada tensão (Es)-deformação de tração no comprimento de ensaio quando o provete é sujeito a uma determinada tensão de tração.
6. Tensão de cedência (Sy) - tensão de tração no primeiro ponto da curva tensão-deformação em que ocorre um aumento adicional da deformação sem qualquer aumento da tensão.
7. Alongamento no limite de elasticidade (Ey) - tensão de tração no primeiro ponto da curva tensão-deformação em que um aumento adicional da tensão não é acompanhado por um aumento da tensão.

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

1. Resistência à tração - a tensão de tração máxima aplicada ao esticar um espécime até à rutura/quebra.
2. Tensão de tração a um determinado alongamento - a tensão necessária para esticar a secção transversal uniforme de um provete de ensaio até um determinado alongamento.
3. Tensão de cedência - a tensão no ponto da curva tensão-deformação, antes da rutura final, em que a taxa de tensão em relação à deformação passa por um valor zero e pode tornar-se negativa.

Ambas as normas se referem a outras para normalizar a preparação dos provetes, o condicionamento e as condições ambientais.

Solução

As máquinas de ensaio universais (UTM) permitem a determinação de uma gama de valores medidos para amostras de ensaio sob cargas de tração e compressão. Os dispositivos intercambiáveis e a conetividade dos instrumentos fornecem o equipamento de hardware específico para agarrar e medir, ao passo que o software adequado é essencial para controlar explicitamente a UTM e captar e calcular os resultados necessários. A Mecmesin forneceu um UTM OmniTest com software VectorPro e extensometria (braço de contacto) para realizar estes ensaios de materiais elastoméricos.

Foram utilizados provetes com halteres, embora ambas as normas permitam a utilização de provetes com anéis em O. As dimensões exactas são indicadas para garantir que os valores medianos são representativos, sendo necessários vários espécimes para testar em lotes. Normalmente, estes materiais elastoméricos são processados de forma a causar um fluxo ou grão na estrutura composicional. O corte dos halteres alinhados com ou num ângulo de interesse para o grão é uma decisão fundamental e está documentada no relatório. Foram utilizadas pegas de rolo excêntricas com dimensões para agarrar completamente a largura dos ombros (para evitar "quebras de ombro") e para se auto-apertarem automaticamente.

O controlo VectorPro do OmniTest implementa a taxa de extensão (separação das garras) exigida pelas normas, o extensómetro mede e transfere a extensão correta do comprimento do calibre da peça de teste (deformação) para calcular a tensão. Os cálculos fundamentais das propriedades dos materiais estão incluídos e o utilizador pode aplicá-los aos dados. A devolução de valores gráficos a partir de pontos de eixo permite que informações como a tensão num determinado alongamento sejam encontradas para pontos significativos ou escolhidos pelo utilizador, por exemplo, 25%, 200%, 200%, etc.

O VectorPro também inclui uma gama de modelos de relatórios e uma GUI intuitiva de arrastar e largar para colocar atributos, gráficos e resultados no documento. Os pormenores do ensaio - descrição da amostra, preparação, tipo, espessura, orientação do grão - podem ser atribuídos como atributos e descritores para documentar completamente o procedimento.

Equipamento de teste

• UTM de coluna única OmniTest
• VectorPro
• Extensómetro
• Pinças de rolo