Temperatura de amolecimento Vicat de acordo com a ISO 306 e ASTM D1525
A temperatura de amolecimento Vicat (VST) indica a temperatura na qual uma agulha com uma extremidade plana penetra 1 mm em um corpo de prova. Isso ocorre sob uma determinada carga em uma taxa de aquecimento constante e, geralmente, em óleo. O VST corresponde ao valor da temperatura na qual os termoplásticos começam a amolecer rapidamente.
A ISO 306 descreve o método de ensaio geral para determinar a temperatura de amolecimento Vicat (VST) de materiais termoplásticos. A norma ASTM D1525 contém o método de ensaio padrão para a temperatura de amolecimento Vicat de plásticos. A ISO 306 e a ASTM D1525 definem o procedimento de forma quase idêntica. Portanto, esses dois padrões são considerados tecnicamente equivalentes.
Um método alternativo para determinar a resistência térmica de um plástico é a temperatura de deflexão térmica HDT, que é descrita em mais detalhes nas normas ISO 75 e ASTM D648.
A ISO 2507 especifica o método de ensaio e as condições de ensaio para determinar a temperatura de amolecimento Vicat de tubos e conexões termoplásticos.
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Objetivo e escopo do ensaio VST
A temperatura de amolecimento Vicat e a temperatura de deflexão térmica HDT fornecem valores comparativos importantes para plásticos usados em ambientes de alta temperatura:
- Na garantia de qualidade, eles ajudam a identificar desvios na qualidade do material durante a produção ou a avaliar possíveis alternativas de plástico como um valor de comparação relativo.
- No desenvolvimento de produtos, eles podem ser usados como ponto de referência para a faixa de temperatura operacional ou para uma pré-seleção de materiais potencialmente adequados com relação às temperaturas operacionais.
Amostra conforme ISO 306 e ASTM D1525
Tanto na ISO 306 quanto na ASTM D1525, as dimensões preferidas dos corpos de prova são de, no mínimo, 10 x 10 mm ou 10 mm de diâmetro com espessura entre 3,0 mm e 6,5 mm.
Deve-se observar que os resultados podem variar se as dimensões forem alteradas. Se a geometria da amostra for menor do que o necessário ou se a agulha Vicat estiver alinhada muito perto da borda, o material oferecerá muito pouca resistência à agulha, permitindo que ela penetre com mais facilidade. Isso pode levar a resultados significativamente piores.
Devido ao fato de a amostra ser relativamente pequena, esse método também é adequado para medições em amostras retiradas de componentes ou peças.
Procedimento de ensaio de acordo com a ISO 306 e ASTM D1525
Requisitos para o ensaio e o equipamento de ensaio utilizado:
A ISO 306 e a ASTM D1525 são idênticas em termos de procedimento de ensaio.
A ISO 306 define ≤ 25 °C como a temperatura inicial, a ASTM D1525 especifica 20-23 °C e também permite temperaturas de até 30 °C.
No ensaio ISO 306 e ASTM D1525, um penetrador em forma de agulha com uma área de seção transversal redonda de 1 mm2 é colocado na amostra de plástico e carregado com um peso de ensaio Depois que o peso de ensaio é aplicado, o material começa a se deformar com o tempo. Esse componente de deformação é indesejável e é minimizado ao zerar a medição da trajetória de penetração da agulha somente após 5 minutos. A amostra é então aquecida em uma taxa de aquecimento definida. A temperatura de amolecimento Vicat (VST) é determinada quando a agulha atinge uma profundidade de penetração de 1 mm.
Tanto a ISO quanto a ASTM especificam dois procedimentos (força) e duas taxas de aquecimento diferentes, resultando em quatro métodos de ensaio diferentes. A força a ser aplicada não precisa ser calculada, como é o caso da temperatura de deflexão térmica (HDT) de acordo com a ISO 75 ou ASTM D648. Em vez disso, ele é especificado para cada procedimento de ensaio VST:
- Método A50 com uma força de 10 N ± 0,2 N e uma taxa de aquecimento de 50 °C/h
- Método B50 com uma força de 50 N ± 1 N e uma taxa de aquecimento de 50 °C/h
- Método A120 com uma força de 10 N ± 0,2 N e uma taxa de aquecimento de 120 °C/h
- Método B120 com uma força de 50 N ± 1 N e uma taxa de aquecimento de 120 °C/h.
Vídeo: Temperatura de amolecimento Vicat de acordo com a ISO 306 e ASTM D1525
Procedimento de ensaio para determinar a temperatura de amolecimento Vicat de acordo com a ISO 306 e a ASTM D1525, bem como a temperatura de deflexão térmica HDT de acordo com a ASTM D648 / ISO 75 com o software de ensaio Amsler HDT/Vicat Allround e testXpert.
Equipamento de ensaios Vicat
Dependendo da frequência das medições e em conformidade com o tempo disponível entre elas aproveitado para o re-arrefecimento do fluído para troca de calor estão disponíveis diferentes variantes de equipamento. Elas vão de equipamentos relativamente simples, de operação manual, até equipamentos que permitem a sequência de ensaio em grande parte automática. Equipamentos de valor maior estão equipados com coberturas de segurança de travamento elétrico e com a opção de exaustão de vapor integrada a qual oferece ao operador conforto e segurança adicional.
A solução de ensaios da ZwickRoell, o Amsler HDT/Vicat Allround 6-300, é um dispositivo fechado para determinar as temperaturas Vicat e HDT de até 300 °C, de acordo com todas as normas ISO e ASTM. Resultados de ensaios precisos e repetíveis são obtidos com o uso de tecnologia avançada de medição de deslocamento e controle de temperatura. Resultados de ensaios precisos e repetíveis são obtidos com o uso de tecnologia avançada de medição de deslocamento e controle de temperatura. Podem ser fornecidas 2, 4 ou 6 estações de ensaio com início automático do resfriamento, abaixamento motorizado das amostras de ensaio e aplicação da carga. O equipamento de ensaio HDTVicat pode ser usado no modo autônomo com uma tela sensível ao toque ou em conjunto com um PC. Com o software de ensaio testXpert, é possível realizar uma análise significativa dos resultados.
Mais sobre o equipamento de ensaio HDT / Vicat Mais informações sobre o software de ensaio testXpert
Diferentes métodos para a transmissão térmica
- Visto que o calor é transmitido com um aumento de temperatura definido, a transmissão térmica para a amostra exerce papel importante nesse método de ensaio.
- O método clássico trabalha com um fluído de transmissão térmica, normalmente um óleo de silicone. Em virtude do bom contato entre a amostra e o meio de transmissão são obtidos resultados de ensaio com alta acuracidade de comparação.
- Adicionalmente, diversos métodos alternativos de transmissão térmica conseguiram estabelecer-se nas normas nos últimos anos. Uma de referidas alternativas foi tecnicamente implementada no modelo Vicat-D. Aqui a amostra é aquecida entre duas placas aquecidas por meio de transmissão térmica de contato. Dessa forma o uso de óleo de silicone é dispensado.
Perguntas frequentes sobre o ensaio Vicat / temperatura de amolecimento Vicat:
Os ensaios termoanalíticos para determinar a resistência térmica dos plásticos e sua temperatura máxima de operação, como a DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial) ou a DMA (Análise Mecânica Dinâmica), são relativamente complexos. Em vez disso, é mais fácil e rápido determinar a temperatura de deflexão térmica (HDT) e a temperatura de amolecimento Vicat (VST). Tanto o HDT quanto o VST são usados para a determinação rápida da temperatura de deflexão térmica sob uma carga definida e uma taxa de aquecimento específica. Para a temperatura de amolecimento Vicat (VST), uma perda de dureza é determinada por meio da penetração de uma agulha carregada com peso em uma temperatura crescente. Para a temperatura de distorção térmica (HDT), a perda de rigidez é medida em um procedimento de flexão de três pontos.
- Se as diferenças nos resultados não forem devidas à geometria do espécime ou ao material, um problema comum é o alinhamento correto da agulha Vicat ao espécime. Se a agulha estiver alinhada muito perto da borda da amostra, os resultados serão menores do que com uma agulha alinhada corretamente.
- Outro erro comum é o uso de uma agulha Vicat danificada. Embora nem sempre seja visível, ele pode ser facilmente danificado. Por exemplo, deixar cair a agulha apenas uma vez pode ser suficiente para influenciar os resultados do ensaio. Esse fato, por si só, pode alterar a seção transversal da agulha.
Se a amostra de ensaio Vicat for separada da agulha Vicat sem muito cuidado, a agulha poderá ser facilmente danificada.
A maneira mais fácil de separar o corpo de prova da agulha é remover a agulha com o corpo de prova e aquecê-lo em um forno, por exemplo. Assim que a amostra de ensaio estiver amolecida, ela poderá ser removida. Uma temperatura de aproximadamente 100 °C é suficiente para isso.