ISO 179-1 & ISO 179-2 resistencia al impacto en plásticos según el método Charpy
Las normas ISO 179-1 (ensayo de resistencia al impacto no instrumentado) e ISO 179-2 (ensayo de resistencia al impacto instrumentado) describen el ensayo de impacto Charpy para determinar las propiedades de impacto (resistencia al impacto y resistencia al impacto con entalla) en plásticos. Los ensayos de impacto según el método Charpy también se describen en la norma ASTM D6110.
Los ensayos de impacto que utilizan el método Charpy se utilizan para caracterizar un plástico a altas tasas de deformación. La solicitación se produce en forma de impacto en un dispositivo de flexión en 3 puntos. En el método clásico, el resultado se representa como la absorción de energía de la probeta. Además, los métodos de medición instrumentados permiten la visualización de diagramas de fuerza-recorrido, proporcionan información adicional sobre el material y la asignación automática del tipo de fractura.
En el marco de la norma para datos únicos, ISO 10350-1, el método Charpy ISO 179-1 es el preferido para medir la resistencia al impacto. El ensayo se lleva a cabo, preferiblemente, en probetas sin entalla con impacto en el lado estrecho (1eU). Si la probeta no se rompe en esta configuración, el ensayo se lleva a cabo con probetas con entalla. En ese caso, los resultados del ensayo no son directamente comparables. Si tampoco se llega a la rotura con probetas con entalla, se utiliza el método de tracción por impacto, de acuerdo con la norma ISO 8256.
Objetivo y ámbitos de aplicación Requisitos de ensayo / equipos Vídeo Sistemas de ensayos Folleto plásticos
Objetivos de los ensayos de impacto Charpy
Los ensayos de impacto Charpy y de flexión por impacto según las normas ISO 179-1 e ISO 179-2 proporcionan valores característicos de resistencia al impacto a altas tasas de deformación en forma de valor de energía por superficie. Los ensayos se suelen realizar en un clima normalizado o a bajas temperaturas.
Las áreas de aplicación son:
- La comparación de diferentes compuestos de moldeo
- Creación de mapas de material, p. ej., según la norma ISO 10350-1
- Control de tolerancia en el marco de inspección de entrada de mercancía y aseguramiento de la calidad
- Ensayo de piezas prefabricadas a partir de probetas extraídas
- Medición de los efectos del envejecimiento.
- Análisis de mecánica de la fractura
El ensayo Charpy, en comparación con el método Izod, tiene una amplia gama de aplicaciones y es el más adecuado para el ensayo de materiales que presentan rotura por cizallamiento interlaminar o efectos de superficie.
Además, el método Charpy ofrece ventajas a la hora de realizar ensayos a bajas temperaturas. Como los apoyos de la probeta están más alejados de la entalla, se evita una rápida transferencia de calor a las áreas críticas de la probeta, lo que simplifica el enfriamiento en un equipo de enfriamiento externo y la posterior alimentación al equipo de ensayos.
Ensayo de impacto Charpy no instrumentado ISO 179-1
- Para los ensayos de impacto Charpy no instrumentados convencionales según la norma ISO 179-1, se emplean péndulos de impacto, definidos con gran detalle en la norma ISO 13802. Esto permite una buena comparabilidad de los ensayos en diferentes equipos de ensayos, laboratorios, usuarios y ubicaciones.
- El principio de medición se basa en un péndulo con una energía potencial y altura de caída determinadas que libera parte de su energía cinética al golpear la probeta. Como resultado, el martillo del péndulo ya no vuelve a la altura original de caída después del impacto. La diferencia de altura medida entre la altura de caída y la altura de subida se convierte en una medida de la energía absorbida. Al definir la altura de caída, también se determina la velocidad de impacto, de modo que los ensayos se llevan a cabo a tasas de deformación comparables.
- Cada martillo del péndulo puede usarse en un rango del 10% al 80% de su energía potencial. Si varios martillos del péndulo cumplen esta condición para ensayar un material, hecho que suele suceder debido a la superposición de los rangos de trabajo de los diferentes martillos, se utiliza el martillo del péndulo con la mayor energía potencial. De esta forma se garantiza que la caída de velocidad en el proceso de impacto se reduzca al mínimo.
- El tipo de medición implica que se atribuyan todas las pérdidas de energía a la probeta. Por esta razón, es importante minimizar, corregir o excluir completamente cualquier fuente externa de error. La norma ISO 13802 define especificaciones estrictas para las pérdidas por fricción que surgen inevitablemente por la fricción del aire y la fricción en los puntos de apoyo del martillo del péndulo, así como los controles en el marco de la calibración. Los valores de corrección se miden y se asignan a cada martillo del péndulo. Para la calidad de la medición, una masa suficiente y una instalación sin vibraciones del péndulo de impacto en una mesa de laboratorio muy estable, una superficie atornillada a una pared robusta o en una tarima de obra son fundamentales. Las vibraciones internas del dispositivo se minimizan a través del diseño. Por ejemplo, ZwickRoell utiliza martillos con doble barra fabricados de materiales de carbono unidireccionales, de masa muy reducida y con una rigidez óptima de las varillas.
Ensayo de impacto Charpy instrumentado (ISO 179-2)
Al registrar la curva temporal de fuerza, se puede obtener un diagrama de fuerza-recorrido de excelente precisión, mediante la doble integración con tecnología de medición de máxima calidad.
- Valores característicos adicionales, que permiten una mejor comprensión del comportamiento del material
- Valores característicos de mecánica de la fractura
- Determinación automática del tipo de fractura, independiente del usuario, a partir del desarrollo de la curva en el diagrama de fuerza-recorrido
Las curvas de los valores de medición muestran siempre oscilaciones características. Se trata de oscilaciones de la probeta, cuya frecuencia está relacionada a nivel funcional con la geometría de la probeta, sus dimensiones y el valor del módulo del polímero.
Otra gran ventaja del ensayo de impacto Charpy instrumentado según la norma ISO 179-2 es el amplio rango de medición. A diferencia de los péndulos de impacto convencionales, en este caso, no se miden energías, sino fuerzas. Como la electrónica de medición permite realizar mediciones exactas a partir de 1/100 de la fuerza nominal, el tramo final de la energía de impacto medible se determina generalmente a través de la duración del ensayo y de la frecuencia natural de los elementos de medición. De este modo es posible cubrir todo el rango de medición descrito en la ISO 179-2 con dos martillos de péndulo instrumentados: Un péndulo instrumentado de 5 J para velocidades de impacto de 2,9 m/s y un péndulo de 50 J para una velocidad de impacto de 3,5 m/s. De acuerdo con este método, también se realizan ensayos instrumentados con el método Izod y ensayos de tracción por impacto.
Vídeo: Péndulos para el ensayo de materiales plásticos
ZwickRoell ofrece, con sus péndulos de impacto de la serie HIT para el ensayo de plásticos, una solución que combina la alta precisión y viabilidad. Los péndulos de impacto están disponibles de 5 a 50 julios y permiten no solo realizar ensayos de impacto Charpy según ISO 179-1 / ISO 197-2 y ASTM D6110 normalizados, sino también ensayos Izod, Dynstat y de tracción por impacto según las normas ASTM, ISO y DIN.
Perfecta integración del ensayo según ISO 179 con el software de ensayo testXpert
Un solo software de ensayos para todo: el ensayo de resistencia al impacto según ISO 179, el ensayo de tracción, el ensayo de flexión, el ensayo de fluidez. Y todos los datos se pueden evaluar conjuntamente.
- Numerosas opciones de importación y exportación garantizan la integración perfecta de testXpert y del ensayo de resistencia al impacto según ISO 179 en sus procesos. El software de ensayos lee y escribe los datos procedentes de otros sistemas de forma automática, por ejemplo, del sistema ERP o LIM local de su empresa.
- La medición de las dimensiones de la probeta según ISO 179 está integrada: La anchura remanente, la altura y la anchura de la probeta se transmiten durante la medición del equipo de medición al software testXpert pulsando un botón.
- Todos los valores característicos de los ensayos de resistencia al impacto según la norma ISO 179, los ensayos de tracción, los ensayos de flexión y los ensayos de fluidez se almacenan juntos en una base de datos. Los datos de los ensayos son fáciles de recuperar, evaluar y comparar en todas las aplicaciones. El acceso es fácil a través del navegador web, desde donde quiera.
- El análisis de tendencias ofrece un sencillo gráfico de control de calidad (SPC), para detectar las desviaciones de las especificaciones de calidad en una fase temprana.
Ensayos de flexión por impacto automatizados
Los ensayos automatizados de flexión por impacto en plásticos se utilizan principalmente para grandes volúmenes de probetas.
El robot extrae una sola probeta y la coloca dentro de la cámara de temperatura. Una vez alcanzada la temperatura requerida, el robot sujeta las probetas en el péndulo de impacto y se realiza el ensayo automatizado de flexión por impacto.
Hay tres péndulos de impacto disponibles que cumplen las normas ISO 180 (Izod), ASTM D256 (Izod) e ISO 179 (Charpy).