Ensayos de tracción en plásticos con velocidades de deformación bajas, elevadas o altas
La medición de las curvas de tensión-deformación en el ensayo de tracción en plástico a tasas de deformación elevadas nos proporciona datos para la simulación de colisión, por ejemplo, en el sector del automóvil.
Objetivo y normas Requisitos de ensayo / medios Sistemas de ensayos Folleto plásticos
Normas y objetivos de ensayos de tracción a alta velocidad SAE J2749, ISO 18989, ISO 18872, recomendación VDA 287
La medición de las curvas de tensión-deformación a tasas de deformación elevadas nos proporciona datos de diseño para la simulación de colisiones, por ejemplo, en el sector del automóvil. Actualmente, se está elaborando una norma internacional para velocidades de deformación variables que cubra los ensayos de tracción estáticos y de alta velocidad.
- La norma SAE J 2749 define los ensayos y los requisitos para el equipo de ensayos de una forma general
- La norma ISO 18989 es un proyecto de norma de ensayo para establecer un procedimiento para ensayos de tracción de velocidad de deformación variable, que van desde los estáticos hasta más de 150 s-1. Este proyecto está basado en:
- VDA 287, una recomendación de la Asociación Alemana de la Industria del Automóvil (VDA).
- La norma ISO 22183 define criterios de calidad para el comportamiento dinámico de la medición de fuerzas y permite así una evaluación uniforme de las curvas de medición en términos de calidad.
- La norma ISO 18872 plantea un enfoque más bien teórico con definiciones generales y un método para extrapolar los resultados a tasas de deformación más elevadas. Esta norma tiene muy poca aplicación.
La medición del comportamiento de tracción bajo altas tasas de deformación se lleva a cabo en probetas definidas y según unos requisitos de acondicionamiento conocidos a velocidades de deformación que van desde el ensayo estático hasta aprox. 5 m/s. Por ejemplo, se alcanzan tasas de deformación de hasta 200 1 / s en probetas de ensayo de tipo 3 según la norma ISO 8256.
Requisitos para el ensayo
Para estos ensayos se suelen utilizar máquinas hidráulicas de ensayos de desgarro a alta velocidad, también denominadas máquinas de alta velocidad, en las que un pistón de ensayos se acelera brevemente hasta la velocidad de ensayos requerida mediante la energía hidráulica almacenada en acumuladores. Este tipo de máquina permite realizar mediciones tanto a bajas y altas velocidades.
Los ensayos en el rango de velocidad por encima de aproximadamente 1,5 m/s también se pueden llevar a cabo en máquinas de ensayos de caída libre. En este caso, la estructura de ensayo es similar al ensayo de tracción por impacto, en la que la probeta se fija en un lado y en el lado opuesto se coloca un yugo, que trasmite el movimiento del cuerpo de caída sobre la probeta. No tiene sentido realizar ensayos a velocidades reducidas con una máquina de ensayos de caída libre, debido a las bajas alturas requeridas y las grandes masas de impacto.
Para que el ensayo sea concluyente, es fundamental el uso de un extensómetro o sistema de medición de recorrido adecuado que pueda determinar tanto la velocidad de la pinza que ejerce tracción o del yugo como la deformación de la probeta con alta resolución y velocidad suficiente. Para ello, se emplean generalmente sistemas de cámara rápida con evaluación 2D DIC.
La fuerza se mide mediante un equipo de medición rígido y de baja masa que, además de una buena precisión de medición y una adquisición del valor de medición superior a 200 kHz, debe tener la frecuencia natural mecánica más alta posible. El período de duración de dicha oscilación natural debe ser al menos en un factor de 8 a 10 menor que el tiempo de medición, hasta el evento relevante a medir en el ensayo.
En teoría, el movimiento de la pinza que ejerce tracción debería acelerarse sin demora desde cero hasta la velocidad de tracción deseada y, luego, permanecer constante. Para acercarse lo más posible a este ideal, se utiliza un elemento adicional de baja masa entre el pistón de ensayos y las mordazas, que se conoce como barra de pérdida de movimiento (lost motion bar). Este elemento, junto con las mordazas conectadas, determina el curso dinámico del proceso de deformación y, por lo tanto, es primordial para la asignación del diagrama tensión-deformación al tercer eje requerido, la tasa de deformación (strain rate).
La mayoría de los ensayos se llevan a cabo en un clima normalizado según la norma ISO 291. Para analizar el comportamiento de tracción rápida de plásticos en un amplio rango de temperatura, existen cámaras de temperatura de temperatura que se pueden integrar en el área de ensayos de la máquina de alta velocidad.
