ISO 178 | Ensayo de flexión en 3 puntos en plásticos
El ensayo de flexión en 3 puntos según la norma ISO 178 se emplea para determinar las propiedades de flexión de materiales termoplásticos y termoestables. Los principales resultados que se obtienen en este ensayo son el módulo de flexión, que se calcula a partir de la pendiente inicial de la curva tensión-deformación, la resistencia a la flexión y la deformación a la flexión en el momento del fallo de la probeta. En el caso de los plásticos dúctiles, el esfuerzo de flexión suele determinarse a una deflexión definida.
La configuración del ensayo en el ensayo de flexión en 3 puntos según la ISO 178 consiste en dos apoyos paralelos y un punzón de flexión en el centro, entre los que se deforma una probeta estándar en el rango de pequeños ángulos de flexión. Con la medición de las fuerzas de flexión y la deflexión, se determinan la tensión y la deformación de la fibras de borde de la probeta, a partir de las cuales se calculan los resultados individuales del ensayo en forma de datos únicos.
Otro método normalizado para caracterizar las propiedades de flexión de los plásticos está definido en la norma ASTM D790.
Objetivo y valores característicos Realización del ensayo Probetas y dimensiones Requisitos para el ensayo Equipos de ensayos Opciones de automatización Solicite asesoramiento Descargas
Objetivo y valores característicos del ensayo de flexión en 3 puntos ISO 178
Los ensayos de flexión en 3 puntos definidos en las normas ISO 178 y ASTM D790 representan los métodos clásicos normalizados 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 que el plástico utilizado cumple los requisitos para su aplicación prevista.
Los resultados típicos de los ensayos son:
- Módulo de flexión y resistencia a la flexión: 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.
- Esfuerzo al 3,5 % de alargamiento
- tensiones y alargamientos en el límite elástico y en caso de rotura
Realización del ensayo de flexión en 3 puntos según ISO 178
- En el ensayo de flexión en 3 puntos, según la norma ISO 178, se coloca una probeta de plástico en forma de barra entre dos soportes.
- A continuación, se aplica una fuerza perpendicularmente a la parte superior de la probeta en el centro entre los apoyos.
- La fuerza y la deformación de la probeta se miden para determinar el módulo de flexión y la resistencia a la flexión. La deformación por flexión se mide con el extensómetro makroXtens.
Forma y dimensiones de la probeta según ISO 178
De acuerdo con la norma ISO 178, para la caracterización del material de moldeo se toman las probetas para el ensayo de flexión en 3 puntos de la parte central de la probeta multifuncional según la norma ISO 20753. De esta forma, el polímero se ensaya en el mismo estado que en el ensayo de tracción.
| Norma | Tipo | Observación: | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L mm | Forma |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 20753 | A1 | Probetas de usos múltiples mediante moldeo por inyección | ≥150 | 80±2 | 20±0.2 | 10±0.2 | 4.0±0.2 | 115±1 | Probeta halterio |
| ISO 178 | - | Parte central de la probeta de usos múltiples | - | ≥80 | - | 10±0.2 | 4 (opción preferida) | - | Probeta en forma de barra |
Requisitos para el ensayo de flexión en 3 puntos
- Generalmente, el cálculo del esfuerzo-deformación de flexión se realiza asumiendo pequeñas flechas y obviando cualquier fricción en los apoyos. Por este motivo, el método está limitado por las normas a una deformación por flexión de 3,5 %, lo que corresponde a una flecha de 6 mm en la probeta ISO con una altura de 4 mm. El error de cálculo previsto por las normas en este rango todavía se encuentra por debajo del 1%.
- La medición de las dimensiones de probeta durante el ensayo de flexión requiere especial precaución. 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 tan sólo 0,1 mm a una altura de probeta nominal de 4,0 mm genera un error de Esfuerzo de flexión del orden de aprox. 5 %.
- La medición de la deflexión se mide en función del objetivo de cada laboratorio de ensayo. En función del objetivo y, por tanto, de la complejidad del ensayo, en la norma ISO 178 se prescriben diferentes tipos de medición de la flecha:
| Tipo de ensayo | I | II | III | IV |
|---|---|---|---|---|
| Objetivo requerido del ensayo | sólo tensión / resistencia | Tensión / resistencia / deformaciones superiores al 1% | Tensión / resistencia / deformaciones / valor del módulo repetible y preciso | Tensión / resistencia / deformaciones / valor del módulo correcto y preciso y, por tanto, exacto |
| Tipo de medición de la flecha | no requiere medición | Mediante desplazamiento del travesaño | Mediante desplazamiento de la cruceta con corrección de la elasticidad | Medición directa mediante dispositivo de medición de la flecha |
- En el caso más simple (tipo I), solo se necesita determinar una fuerza o tensión máxima para que no sea necesaria la medición de la flecha.
- Si solo se van a determinar flechas que provocan una deformación de la fibra lateral superior al 1% (tipo II), es decir, por ejemplo el límite de flexión del 3,5%, bastará con una medición simple con el sensor de recorrido del travesaño de la máquina de ensayos.
- El tipo III definido en la norma describe el caso de un control de calidad o un ensayo de I+D con medición del módulo de flexión, que solo se utiliza para comparación interna o control de la tolerancia, es decir, no importa tanto la exactitud, sino la buena repetibilidad de la medición. En este caso, para simplificar la configuración del ensayo, se puede usar el transductor de desplazamiento del travesaño de la máquina de ensayos y una corrección de la flexibilidad de la máquina.
- Si se quieren lograr resultados de ensayo precisos y correctos de acuerdo con el tipo IV que también sean comparables con otros laboratorios de ensayo, será imprescindible realizar una medición de la flecha en la clase de precisión 1 según ISO 9513.
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Dispositivo de flexión en 3 puntos ISO 178
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.
Dispositivo de flexión en 3 puntos con calibres de distancia según ISO 178:
- 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.
- Según la norma ISO 178 para el ensayo de flexión en 3 puntos, la distancia entre apoyos es de 64 mm con radios de apoyo y punzón de 5 mm y una anchura de apoyo de 40 mm.
- Los apoyos 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 pueden ajustar y posicionar cómodamente con ayuda del calibre de distancia según las anchuras de probeta de 10 mm (ISO 178) y 12,7 mm (ASTM D790).
ISO 178 - Soluciones ZwickRoell para la medición de la flecha
Los resultados del ensayo de flexión en 3 puntos según ISO 178 muestran, sobre todo, el comportamiento del material más cercano a la superficie de la probeta. En comparación con el ensayo de tracción, las flechas medidas en el ensayo de flexión son aproximadamente cuatro veces superiores a las extensiones producidas en el ensayo de tracción.
- En referencia a los requisitos para la medición de la deflexión según el ensayo tipo III, las máquinas de ensayos de ZwickRoell pueden compensar la deformación del bastidor de carga, del sensor de fuerza y del útil de flexión a través del software de ensayo testXpert. Esto permite realizar una medición exacta a través del sensor de recorrido del travesaño de la máquina de ensayos. De esta forma, se facilita el manejo, especialmente para fines de control de calidad.
- Si se requiere una alta reproducibilidad, como en el ensayo tipo IV según ISO 178, se recomienda el uso de un extensómetro, que permite medir la deflexión sin carga bajo la probeta. ZwickRoell ofrece los brazos sensores específicos para el ensayo de flexión, que se instalan en el extensómetro longitudinal automático makroXtens o multiXtens en el lugar de los brazos sensores de tracción.
Bastidor de carga para el ensayo de flexión en 3 puntos según ISO 178
Para llevar a cabo el ensayo de flexión en 3 puntos según la norma ISO 178 puede elegir entre nuestras máquinas de ensayos universales zwickiLine, ProLine y AllroundLine.
Ensayo de flexión en 3 puntos automatizado según la norma ISO 178
Con un gran volumen de probetas, los ensayos suponen una carga elevada de trabajo para el personal. Un sistema automatizado para el ensayo de plásticos libera al personal cualificado del laboratorio de las tareas más rutinarias y le permite dedicarse a las tareas más complejas como la interpretación de los datos obtenidos, las evaluaciones, la valoración de nuevos materiales o a las actividades de investigación.
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