Cisalhamento duplo

O teste de cisalhamento de dupla volta é um método mecânico utilizado para medir a resistência ao cisalhamento de ligações adesivas. O teste utiliza uma configuração de junta em camadas, onde o adesivo é colocado entre duas interfaces. Ao contrário de um teste de cisalhamento de volta única, a disposição de volta dupla reduz as tensões de flexão, posicionando a camada adesiva simetricamente entre dois substratos externos. Isto resulta numa tensão de corte mais uniforme ao longo da camada adesiva e produz dados mais fiáveis.

Numa amostra de cisalhamento de dupla volta padrão, três tiras rectangulares de material são coladas. A tira central é puxada em tensão, enquanto as duas tiras exteriores equilibram a carga, de modo a que a ligação adesiva seja sujeita a tensões de cisalhamento em vez de tensões de descasque ou de tração.

O ensaio de cisalhamento de dupla volta é amplamente utilizado para determinar o desempenho de adesivos em aplicações estruturais e semi-estruturais. Permite aos engenheiros

• Quantificar a resistência ao cisalhamento de juntas adesivas com precisão.
• Comparar colas sob diferentes condições de cura, substratos e tratamentos de superfície.
• Compreender como as juntas coladas se comportarão sob cargas operacionais.
• Identificar modos de falha prováveis, tais como falha coesiva, falha adesiva ou fratura do substrato.

O teste é valioso em vários sectores. No sector aeroespacial, é utilizado para qualificar as colas para a colagem de compósitos e ligas leves. No sector automóvel, ajuda a validar as colas para juntas estruturais em veículos ligeiros. Na embalagem, garante que as ligações laminadas suportam tensões operacionais e, nos dispositivos médicos, confirma a fiabilidade dos componentes ligados utilizados em produtos de segurança crítica.

Preparação dos espécimes

Os provetes são preparados de acordo com dimensões normalizadas. A norma ASTM D3528 especifica tiras tipicamente com 25 mm de largura e 100 mm de comprimento, coladas com um comprimento de sobreposição de 12,5 mm. A norma ISO 4587 descreve uma preparação de amostras semelhante para montagens rígidas a rígidas. A consistência na sobreposição, espessura e condições de cura é essencial para obter resultados exactos.

A preparação da superfície também é crítica. Os substratos podem necessitar de limpeza, abrasão ou preparação antes da aplicação da cola para garantir uma força de ligação repetível. Após a aplicação da cola, as amostras são curadas em condições controladas para obter um desempenho consistente.

Procedimento de teste

A amostra é montada numa máquina de testes universal. As pegas seguram a tira central de um lado e as duas tiras exteriores do outro. É aplicada uma carga de tração a uma velocidade constante até ocorrer uma falha. A máquina de ensaio regista a carga e a extensão durante todo o procedimento. A resistência ao cisalhamento é calculada dividindo a carga máxima pela área colada.

Modos de falha e interpretação

Após o ensaio, tanto a curva carga-extensão como a superfície de fratura são examinadas. A rotura pode ocorrer de uma de três formas principais:

• Falha coesiva, em que o próprio adesivo fratura.
• Falha do adesivo, em que a separação ocorre na interface adesivo-substrato.
• Falha do substrato, em que o material ligado se parte antes do adesivo.

Cada modo fornece informações úteis sobre o desempenho da junta e a adequação do adesivo.

A Mecmesin oferece uma gama de máquinas de teste universais e acessórios para testes de adesivos. O sistema MultiTest-dV é uma máquina de testes de bancada versátil, com capacidades até 2,5 kN, adequada para o controlo de qualidade e investigação de rotina. A gama OmniTest oferece capacidades superiores até 50 kN, tornando-a ideal para testar adesivos estruturais mais fortes e materiais compósitos.

Estão disponíveis acessórios dedicados para garantir o alinhamento correto e minimizar a flexão durante os ensaios de cisalhamento. O software VectorPro é utilizado para captar e analisar os dados do ensaio, fornecendo cálculos automáticos da resistência ao corte e uma representação gráfica clara do comportamento da junta.

Os ensaios de cisalhamento de dupla volta são efectuados de acordo com normas internacionais que garantem a consistência e a comparabilidade dos resultados. As mais utilizadas são:

• ASTM D3528 - Standard test method for lap shear strength of adhesives using double lap joint specimens (Método de teste padrão para resistência ao cisalhamento de adesivos usando espécimes de junta de dupla volta).
• ISO 4587 - Adesivos, determinação da resistência ao cisalhamento por sobreposição de conjuntos colados rígidos a rígidos.

Para comparação, os métodos de cisalhamento de volta única relacionados incluem ASTM D3163 e ASTM D1002, que especificam arranjos de teste de volta única. Estes são amplamente utilizados para ensaios de adesivos, mas podem ser mais influenciados por efeitos de flexão em comparação com o método de dupla volta.

A Mecmesin tem uma vasta experiência na conceção de equipamentos e acessórios para testes de resistência de ligação adesiva. Os nossos engenheiros podem recomendar a máquina de ensaio, as pegas e a configuração de software mais adequadas para a sua aplicação. Quer esteja a desenvolver novos adesivos, a validar materiais de acordo com as normas internacionais ou a executar um controlo de qualidade de rotina, a Mecmesin pode fornecer uma solução de teste fiável e compatível, adaptada às suas necessidades.