ASTM D790 Ensayo de flexión 3 puntos plástico
La norma ASTM D790 describe un método de ensayo para determinar las propiedades de flexión de plásticos reforzados y no reforzados, materiales compuestos de fibra de alto módulo y materiales aislantes. Las magnitudes típicas según la norma ASTM D790 son el módulo de flexión, las tensiones y deformaciones en el punto de fluencia, la resistencia a la flexión y el alargamiento de rotura por flexión. Los ensayos se utilizan para plásticos semirrígidos y rígidos, pero sólo se realizan hasta una deformación por flexión máxima del 5%.
Otras normas para ensayos de flexión en plásticos y compuestos de fibras:
- La norma ASTM D6272 - Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials by Four-Point Bending describe un método de cuatro puntos en el que la tensión máxima de flexión se produce entre las puntas de flexión en una zona libre de tensión de cizalladura.
- La norma ISO 178 - Plásticos - Determinación de las propiedades de flexión también describe el ensayo de flexión en tres puntos, pero con un contenido técnico diferente
- En la norma ISO 14125 - Plásticos reforzados con fibras - Determinación de las propiedades de flexión se definen los métodos de ensayo de tres y cuatro puntos para los materiales compuestos reforzados con fibras.
Objetivo y valores característicos Realización del ensayo Probetas y dimensiones Medición de fuerza y deflexión Velocidades de ensayo Software de ensayo Automatización Preguntas frecuentes Descargas Solicitar asesoramiento
ASTM D790: Objetivo y valores característicos
El ensayo de flexión en 3 puntos según la norma ASTM D790 representa la metodología clásica para la caracterización de plásticos rígidos y semirrígidos. Las propiedades de flexión determinadas en estos ensayos son de gran importancia para garantizar a diseñadores, ingenieros y fabricantes de materiales que el plástico utilizado cumple los requisitos para su aplicación prevista.
Las magnitudes típicas según la norma ASTM D790 son:
- Módulo de flexión: El módulo de flexión es una medida de la rigidez del material e indica su capacidad para resistir cargas de flexión. La ASTM D790 ofrece tres métodos de cálculo del módulo de flexión, cada uno de los cuales determina diferentes valores:
- Módulo tangente (módulo de elasticidad)
Tangente, aplicada en el punto de pendiente máxima en la curva de tensión-deformación - Módulo secante
Pendiente entre el origen de coordenada y punto especificado de la curva de tensión-deformación - Módulo cuerda (chord modulus)
Pendiente entre dos puntos determinados en la curva de tensión-deformación
- Módulo tangente (módulo de elasticidad)
- Resistencia a la flexión: La resistencia a la flexión proporciona información sobre la carga máxima que el material puede soportar en flexión antes de romperse.
- Tensión o esfuerzo de flexión a una deformación por flexión determinada
- Esfuerzo de flexión y deformaciones por flexión en el punto de fluencia y en caso de rotura
Ensayo según ASTM D790
- En el ensayo de flexión en tres puntos según ASTM D790, se coloca una probeta cuadrada sobre dos soportes y se deforma continuamente mediante un punzón de flexión colocado en el centro con una máquina de ensayos a una velocidad de ensayo especificada hasta que se rompe, hasta una tensión de flexión máxima del 5%.
- Durante el proceso de deformación, se miden la fuerza ejercida por el punzón de flexión y la desviación de la probeta por debajo del punzón de flexión.
- El diagrama fuerza-deflexión resultante puede convertirse en un diagrama tensión-deformación utilizando las dimensiones de la probeta y la distancia entre los apoyos. Debe tenerse en cuenta que las fórmulas de cálculo proporcionadas por la norma sólo son válidas para deformaciones pequeñas. Esta es la razón principal por la que el ensayo de flexión según ASTM D790 en la secuencia B está limitado a una deformación por flexión máxima del 5%.
Tamaños de probeta según ASTM D790
Para el ensayo de plásticos según ASTM D790, se fabrican las probetas mediante moldeo por inyección o se extraen de láminas, planchas o piezas moldeadas mediante procesamiento mecánico.
- Para los compuestos de moldeo de plástico, se suelen utilizar probetas de ensayo con una sección transversal de 3,2 mm x 12,7 mm y una longitud de 127 mm, de acuerdo con la norma ASTM D790. La proporción de espesor-distancia entre apoyos especificada de 16 lleva a una distancia entre apoyos de 51 mm. Además, la norma define una serie de requisitos adicionales para las probetas con un espesor superior a 3,2 mm e inferior a 1,6 mm.
- Para el ensayo de plásticos termoendurecibles laminados y material en láminas para aislamiento eléctrico, puede ser necesario mecanizar las probetas hasta un espesor de 25,4 mm o 12,7 mm. Si la resistencia al cizallamiento es muy baja en comparación con la resistencia a la tracción, debe aumentarse la relación espesor-distancia entre apoyos hasta 32 o incluso 40 para evitar el fallo por cizallamiento.
- Los ensayos de materiales compuestos de fibras de alta resistencia se realizan en función de la relación entre la resistencia a la tracción y la resistencia al cizallamiento con una relación espesor-distancia entre apoyos de 16, 32 o 40. En el caso de materiales muy anisótropos, puede ser necesaria incluso una relación de 60 para determinar correctamente el módulo.
La medición de las dimensiones de probeta durante el ensayo de flexión requiere de una precaución especial. Como el espesor de probeta se introduce en el esfuerzo de flexión como un cálculo cuadrático, el error de medición también es una función cuadrática. Un error de medición de solo 0,1 mm con una altura de probeta nominal de 3,2 mm ya produce un error en la tensión de flexión de más del 5%. Por este motivo, el espesor de las probetas se mide con un micrómetro que cumpla los requisitos de la norma ASTM D5947.
ASTM D790: Medición de la fuerza y la flecha
La medición de la fuerza según ASTM D790 debe realizarse en el rango correspondiente con una precisión de ±1% del valor indicado. La calibración necesaria del dispositivo de medición de la fuerza se lleva a cabo de conformidad con la norma ASTM E4.
Según la norma ASTM D790, la medición de la flecha en el centro entre los apoyos puede medirse a través de la posición del travesaño (tipo I) o directamente utilizando un sistema transductor de desplazamiento separado (tipo II):
- Para la medición de la posición del travesaño debe mantenerse una precisión correspondiente a la clase B según ASTM E2309. En el caso de la medición directa de la deformación, la comprobación se realiza de acuerdo con la norma ASTM E83, según la cual debe respetarse la clase B-2 para la determinación del módulo y la clase C para la determinación de las demás deformaciones.
- Para la medición de la flecha a través de la posición del travesaño según el tipo I, el software de ensayo testXpert ofrece una corrección automática de la deformación inherente del equipo de ensayos, en la que se determina la curva de deformación real de la probeta y se guarda en el software de ensayo.
ZwickRoell ofrece diferentes sistemas de transductores de desplazamiento de tipo II que cumplen estos requisitos, pero que se diferencian especialmente por su capacidad de combinación con otros métodos de ensayo:
- Transductores mecánicos para ensayos de compresión y flexión, diseñados con un brazo sensor que se coloca directamente debajo de la probeta
- Brazos sensores para utilizar con los extensómetros mecánicos makroXtens y multiXtens.
- Dispositivos de medición con marcas para uso con extensómetros ópticos videoXtens
Velocidades de ensayo según ASTM D790
Métodos de ensayo según ASTM D790 y su influencia en la velocidad de ensayo:
- Para los materiales que se rompen con pequeñas flechas, se utiliza preferentemente una tasa de deformación de 0,01 min-1 según el método A.
- Los materiales que no se rompen ni muestran un punto de fluencia hasta una deformación del 5% se ensayan utilizando el método B con una tasa de deformación de 0,1 min-1, diez veces superior.
Para el usuario, esta especificación significa que la velocidad de ensayo que debe ajustarse en la máquina de ensayos deberá calcularse en función del espesor de la probeta y la distancia de apoyo, o de la relación entre la distancia de apoyo-espesor de probeta. Esta función puede guardarse cómodamente en el software de ensayo testXpert y, de este modo, automatizar la secuencia de cálculo.
Para la probeta estándar de 3,2 x 12,7 x 127 mm y una proporción de apoyo de 16, la velocidad de ensayo según ASTM D790 es de:
- Según método A: 1,4 mm/min
- Según método B: 13,7 mm/min
Dispositivo de flexión en 3 puntos para ASTM D790
Una característica profesional fundamental de nuestros dispositivos de flexión, además su exactitud dimensional, es su perfecta alineación. Los apoyos deben estar perfectamente alineados el uno con el otro, al igual que con el punzón de flexión. Los errores de ángulo pueden causar en el diagrama de tensión-deformación un pie de curva que podría falsear la determinación del módulo. Los apoyos ajustables y las sofisticadas galgas facilitan esta tarea. Los topes de centraje en los apoyos facilitan el posicionamiento exacto de las probetas.
Ventajas y características del dispositivo de flexión en 3 puntos de ZwickRoell
- Con el dispositivo de flexión ZwickRoell se pueden realizar ensayos hasta fuerzas máximas de 20 kN. La flecha máxima es de 36 mm.
- Con el calibre de distancia para el ajuste de la distancia de apoyo y los topes de probeta, el dispositivo de flexión se puede ajustar para ensayos según ISO 178 y ASTM D790 conforme a la norma.
- La distancia y el ángulo de los soportes se pueden ajustar. Pueden centrarse distanciados entre sí y con respecto al punzón de flexión, así como alinearse con gran precisión en el eje de apoyo.
- Los topes de probeta del dispositivo de flexión se ajustan y posicionan mediante el calibre de distancia.
Máquinas de ensayos para el ensayo de flexión en tres puntos ASTM D790
Para llevar a cabo el ensayo de flexión en 3 puntos según la norma ASTM D790 puede elegir entre nuestras máquinas de ensayos universales zwickiLine, ProLine y AllroundLine.
Ensayos simples y fiables según la norma ASTM D790 con testXpert
Con el software de ensayos testXpert, los usuarios se forman rápidamente y pueden empezar a ensayar de inmediato. Sólo verá las tareas relevantes y se le guiará paso a paso a través del ensayo según ASTM D790.
- Todos los valores característicos y ajustes de la norma ASTM D790 incluidos en el programa de ensayo estándar cumplen la norma. El software de ensayos le guía paso a paso por el ensayo.
- Los usuarios sólo ven los pasos que deben seguir. Están predeterminados en la administración de usuarios.
- Las dimensiones de probetas según ASTM D790 se transfieren directamente al software de ensayo mediante la conexión de un micrómetro y un pie de rey digital, lo que permite ahorrar tiempo y evitar errores.
- Con testXpert alcanzará la máxima eficiencia en sus ensayos. Podrá realizar sus ensayos hasta un 30% más rápido.
Sus ensayos bajo control de forma rápida y sin errores
- Las interfaces normalizadas permiten que su sistema ERP o de control de calidad lean las especificaciones de ensayos se rápidamente y sin errores y que los resultados se transmitan después del ensayo. De esta forma, se ahorra tiempo de transmisión y evita errores.
- Se puede hacer una evaluación de todos los valores característicos de diferentes series de ensayos gracias al acceso centralizado a todos los datos de ensayo con testXpert Analytics. Incluso más allá de la ASTM D790: El módulo de tracción, el módulo de flexión, la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto entallado, los índices de fluidez y otros valores característicos pueden compararse y evaluarse claramente.
- El Trend Analysis detecta desviaciones a largo plazo con una simple evaluación de larga durada.
Ensayo de flexión en 3 puntos automatizado según la norma ASTM D790
Con un gran volumen de probetas, los ensayos suponen una carga elevada de trabajo para el personal. Un equipo para el ensayo automatizado de plásticos libera al personal cualificado del laboratorio de las tareas rutinarias y también garantiza resultados de ensayo altamente reproducibles. Como resultado, el personal queda disponible para tareas más complejas como la interpretación de los datos obtenidos, evaluaciones, valoración de nuevos materiales o para las actividades de investigación.
Particularmente, para los ensayos de flexión en 3 puntos automatizados, según la norma ASTM D790 tenemos los sistemas de ensayos automatizadosroboTest N, roboTest N, roboTest L y roboTest R. La combinación de diferentes ensayos, por ejemplo, ensayos de tracción según ASTM D638 y ensayos de flexión según ASTM D790, es posible mediante una simple conversión o incorporando varios dispositivos de ensayo en un único sistema.
Comparación de nuestros sistemas de ensayos automatizados para plásticos Solicite asesoramiento
Preguntas frecuentes sobre la ASTM D790
Ambas normas proporcionan un método para determinar las propiedades de flexión de los plásticos, pero difieren en el ámbito de aplicación, la geometría de la probeta y el procedimiento del ensayo. Por este motivo, los resultados de los ensayos no son comparables de forma fiable. En el ensayo de plásticos, cabe esperar diferencias debidas a las dimensiones de las probetas, que influyen en la morfología del material. Otros factores que influyen son las distintas velocidades de ensayo y las diferencias en la determinación de los valores del módulo.
La norma ASTM D790 describe un método de ensayo para determinar las propiedades de flexión de plásticos reforzados y no reforzados, materiales compuestos de fibra de alto módulo y materiales aislantes. Las magnitudes típicas son el módulo de flexión, las tensiones y deformaciones en el punto de fluencia, la resistencia a la flexión y el alargamiento de rotura por flexión. Los ensayos se utilizan para plásticos semirrígidos y rígidos, pero sólo se realizan hasta una deformación por flexión máxima del 5%.
Los resultados de los ensayos de flexión según ISO 178 y ASTM D790 en plásticos suelen ser similares en magnitud, pero no son directamente comparables. Algunas razones son las diferentes velocidades de deformación en el ensayo de flexión, los diferentes métodos de cálculo del valor del módulo y las diferencias que pueden derivarse de la producción de las probetas de ensayo.
Las normas ISO se elaboran sobre la base de un amplio consenso internacional, establecido por comités internacionales de normalización. Dichos comités están formados por expertos adscritos de los comités nacionales de normalización de los países participantes. Las normas ASTM se elaboran a nivel nacional en Estados Unidos, aunque ASTM International permite la participación de expertos de fuera de Estados Unidos.
El módulo de flexión es una medida de la rigidez del material e indica su capacidad para resistir cargas de flexión. La resistencia a la flexión proporciona información sobre la carga máxima que el material puede soportar en flexión antes de romperse.
El esfuerzo o tensión de flexión se calcula según ASTM D790 y en ISO 178 como la tensión de la fibra del borde de la probeta en el centro entre los soportes. La fórmula de cálculo que figura en la norma se basa en un caso de carga ideal. No se tienen en cuenta los errores de ángulo ni las fuerzas de fricción en los apoyos, resultantes de la desviación creciente de la probeta durante un ensayo de flexión. El cálculo sólo tiene suficiente precisión para ángulos de flexión pequeños.
Los errores de ángulo entre los apoyos, o entre apoyos y el punzón de flexión, provocan un contacto puntual entre la probeta y el útil de ensayo al inicio del ensayo. A medida que aumenta la carga, la probeta se deforma por torsión y se alcanza un apoyo lineal. Estas deformaciones iniciales se hacen visibles en el diagrama tensión-deformación como el denominado pie de curva, es decir, como un gradiente creciente en la zona inicial. Los valores del módulo secante y del módulo cuerda pueden verse influidos significativamente por ello, mientras que el módulo tangente según ASTM D790 es menos sensible a este efecto.
