Cisalhamento por compressão

O ensaio de cisalhamento por compressão é um método de ensaio mecânico utilizado para medir a capacidade de um material de resistir a forças de cisalhamento sob carga de compressão. Ao contrário dos ensaios de tração, que separam os materiais, esta técnica empurra os materiais uns contra os outros, criando uma ação de deslizamento ou de corte ao longo de um plano definido.

É amplamente utilizada para avaliar a resistência da ligação adesiva, o desempenho interlaminar em compósitos e a resistência ao cisalhamento interno de materiais em camadas ou estruturais. Ao simular condições de serviço em que o cisalhamento ocorre sob compressão, tais como juntas em painéis de construção ou ligações adesivas em estruturas automóveis, os engenheiros podem verificar a fiabilidade do produto, a segurança e a conformidade com os requisitos de desempenho.

Os ensaios de cisalhamento por compressão são aplicados em várias indústrias onde os materiais têm de suportar tensões de cisalhamento enquanto comprimidos.

Avaliação de ligações adesivas

As ligações adesivas são frequentemente utilizadas em aplicações onde os fixadores mecânicos são impraticáveis. Os ensaios de cisalhamento por compressão ajudam a garantir que estas ligações podem suportar cargas de serviço sem falhas prematuras.

As utilizações mais comuns incluem:

• Fabrico automóvel - colagem de painéis da carroçaria e elementos estruturais
• Construção civil - fixação de painéis de parede compostos, elementos de fachada e laminados estruturais

Ensaio de compósitos em camadas

Os compósitos em camadas, tais como painéis de fuselagem aeroespacial ou componentes de chassis de automóveis, sofrem cargas multidireccionais complexas. Os ensaios de cisalhamento por compressão medem a resistência interlaminar e detectam pontos fracos na ligação entre camadas. Isto é essencial em aplicações de segurança crítica, onde a delaminação pode levar à falha.

As configurações de teste variam de acordo com o material, a aplicação e a norma industrial relevante.

Cisalhamento simples

• Envolve um plano de cisalhamento
• Frequentemente utilizado em ensaios de ligação adesiva e em amostras mais pequenas
• Design de fixação mais simples, mas mais sensível a erros de alinhamento

Corte duplo

• Envolve dois planos de cisalhamento para carga simétrica
• Reduz os efeitos de flexão e melhora a precisão
• Utilizado para materiais maiores ou mais espessos que requerem condições de carga mais representativas

Comparação: As configurações de cisalhamento simples são mais rápidas e menos complexas, enquanto as configurações de cisalhamento duplo são preferidas quando é essencial uma distribuição de tensão consistente e simétrica.

Relevância para os compósitos de matriz polimérica

Os compósitos de matriz polimérica são valorizados pela sua relação resistência/peso e são utilizados nos sectores aeroespacial, automóvel e desportivo. O ensaio de cisalhamento por compressão é utilizado para determinar as propriedades de cisalhamento no plano e o desempenho da compressão após impacto.

As normas relevantes incluem:

• ASTM D3410 - Propriedades de compressão de compósitos de matriz polimérica com reforço unidirecional
• ASTM D6641 - Ensaio de compressão de carga combinada para compósitos de matriz polimérica

O cumprimento de normas reconhecidas garante a exatidão, a repetibilidade e a rastreabilidade dos resultados. As normas ASTM comuns para ensaios de cisalhamento por compressão incluem:

• ASTM D905 - Resistência ao cisalhamento de ligações adesivas em madeira
• ASTM D732 - Resistência ao cisalhamento de plásticos por ferramenta de punção
• ASTM D3410 - Propriedades de compressão de compósitos de matriz polimérica
• ASTM D6641 - Método de compressão de carga combinada para compósitos de matriz polimérica

Cada uma especifica as dimensões dos espécimes, os requisitos de alinhamento, as taxas de carga e os métodos de cálculo para garantir resultados consistentes.

Vantagens

• Alta precisão - medição exacta da resistência ao cisalhamento sob compressão controlada
• Versatilidade - adequado para adesivos, compósitos, metais e plásticos
• Simulação realista - replica as condições de serviço em que o cisalhamento e a compressão ocorrem em conjunto
• Apoia a inovação - informa sobre melhorias de design e seleção de materiais

Considerações

• Preparação do espécime - a geometria, o estado da superfície e a qualidade da borda influenciam os resultados
• Alinhamento e calibração - o desalinhamento pode introduzir tensões de flexão e distorcer os resultados
• Condições de suporte - a fixação inadequada pode causar modos de falha prematuros ou não representativos

A Mecmesin oferece sistemas e dispositivos de teste de precisão concebidos para configurações de corte simples e duplo, adequados a uma vasta gama de materiais e capacidades de carga.

• OmniTest, máquina de ensaio de materiais de coluna única - Ideal para adesivos e pequenas amostras de materiais compósitos, com capacidades até 7,5 kN
• Bancada de ensaio motorizada MultiTest-dV - Opção económica e versátil para ensaios de cisalhamento de menor capacidade com controlo de precisão
• Testador de materiais de coluna dupla OmniTest - Adequado para aplicações de elevada capacidade até 50 kN, amostras de grandes dimensões e ensaios de cisalhamento duplo
• Software VectorPro - Fornece controlo avançado, aquisição de dados em tempo real, cálculo da resistência ao cisalhamento e relatórios automatizados
• Dispositivos de cisalhamento personalizados - Concebidos em conformidade com as normas ASTM e da indústria, garantindo o alinhamento e a carga corretos

O ensaio de cisalhamento por compressão é essencial para verificar a resistência da ligação adesiva, a integridade do compósito em camadas e a resistência ao cisalhamento interno em materiais estruturais. Utilizando métodos em conformidade com as normas e equipamento de precisão da Mecmesin, os engenheiros podem obter dados fiáveis e repetíveis para orientar a seleção de materiais, otimizar os projectos e garantir a segurança.

Para discutir a sua aplicação, selecionar o sistema de teste de cisalhamento adequado ou configurar equipamentos para testes em conformidade com a ASTM, fale com a equipa técnica da Mecmesin. Ajudá-lo-emos a obter resultados de resistência ao cisalhamento precisos, consistentes e rastreáveis para os seus produtos.