ASTM D3574 Ensaio de espuma flexível
A ASTM D3574 é uma norma importante para a avaliação de espumas flexíveis de poliuretano, que inclui ensaios de propriedades físicas e mecânicas, como densidade, resistência à tração, compressão e comportamento à fadiga. A ASTM D3574 é usada principalmente na fabricação de móveis para assentos, colchões e componentes automotivos. Ele ajuda os fabricantes a garantir a qualidade, o conforto e a durabilidade de seus produtos, fornecendo métodos de ensaio padronizados para ensaios de materiais.
A seguir, apresentamos uma visão geral dos ensaios ASTM D3574 mais frequentemente utilizados que requerem o uso de uma máquina de ensaio universal da ZwickRoell e de dispositivos de ensaio específicos. Para obter informações completas, é necessário adquirir o padrão da Beuth Verlag ou da ASTM.
Visão geral dos ensaios Test A Densidade Test B Dureza de penetração Test C Dureza por compressão Test E Resistência a tração Test F Resistência a ruptura Test H Elasticidade de rebote Test I1-5 Ensaio de fadiga Test J - L Envelhecimento/ Desgaste
Ensaio automatizado de espuma flexível Máquina de ensaio Solicitar orientação
Visão geral de todos os ensaios ASTM D3574
A ASTM D3574 contém 19 ensaios diferentes para caracterizar as espumas de acordo com as seguintes propriedades. Os ensaios identificados* requerem o uso de uma máquina de ensaio e um dispositivo de ensaio da ZwickRoell.
- Test A: Densidade aparente (consulte também a ISO 845)
- Test B1: Deflexão da força de indentação (IDF) e comprimento do medidor residual de indentação B2 (IRGL): Dureza de indentação* (consulte a ISO 2439)
- Test C: Dureza de compressão / curva característica da mola* (consulte a ISO 3386)
- Test D: Conjunto de compressão com compressão constante
- Test E: Resistência à tração* (consulte a ISO 1798)
- Test F: Resistência a ruptura* (consulte a ISO 8067)
- Test G: Ensaio de fluxo de ar (fluxo de ar)
- Test H: Elasticidade do rebote de esfera* (consulte também ISO 8307, DIN 13014)
- Test I1 bis I4: Pré e pós-ensaio de espumas para diferentes tipos de aplicação de força. Enquanto o I1 é um ensaio estático, os ensaios I2 a I4 são realizados no ensaio de fadiga* (consulte a ISO 3385Ensaio de fadiga:
- Test J bis L: Ensaio de envelhecimento* em diferentes condições ambientais
- Test M: Wiederherstellungszeit (Erholungszeit)
- Test N: Perda por histerese
ASTM D3574 Test A e ISO 845
Tanto a ISO 845 quanto o Test A da ASTM D3574 descrevem a determinação da densidade aparente de uma amostra de espuma flexível calculando-a a partir da massa e do volume da amostra; ela é dada em kg/m3.
Ao conectar uma balança de precisão da ZwickRoell ao software de ensaio testXpert, a densidade aparente pode ser determinada diretamente.
ASTM D3574 Test B
Ao determinar a dureza da indentação de acordo com a norma ASTM D3574, é feita uma distinção entre os dois métodos B1 e B2:
Objetivo e área de aplicação e resultados dos métodos B1 e B2:
- ASTM D Test B1 Indentation Force Deflection (IFD) mede a força necessária para criar indentações específicas na espuma em uma compressão especificada de 25% e 65%. A dureza determinada é dada como uma força em Newtons (também conhecida como valores IFD) a 25% e 65%.
- ASTM D Test B2 Indentation Residual Gauge Length (IRGL-Test) é designado por comprimento do indicador residual de indentação. O principal interesse aqui é determinar a espessura que uma almofada de espuma deve ter sob uma pessoa média para garantir o conforto do assento. A norma ASTM D3574 B2 mede, por conseguinte, o comprimento manométrico residual (espessura) da amostra de espuma que é retida após o carregamento com uma força definida de 4,5 N, 110 N e 220 N. Os resultados são apresentados como valores IRGL em mm.
Amostras conforme B1 und B2:
- Enquanto o ensaio B1 especifica um método de laboratório para medir a dureza por indentação em espécimes padrão (espuma em placas), a norma ASTM D3574 B2 recomenda ensaiar o produto acabado (espuma moldada) sempre que possível, desde que isso possa ser feito numa superfície plana.
- A amostra padronizada em conformidade com a norma ASTM D3574 B1, é retirada do produto acabado num ponto adequado e tem as dimensões de, pelo menos, 380 mm x 380 mm x 100 mm.
Vídeo: Dureza de indentação de acordo com ASTM D3574 Teste B
Execução dos ensaios, equipamento de ensaio e resultados dos ensaios:
Para o ensaio, é utilizado um dispositivo definido na norma ASTM D3571, ensaio B, com um indentador circular plano de 203 mm de diâmetro. O dispositivo de compressão ZwickRoell para espumas flexíveis pode ser utilizado para ensaios em conformidade com as normas, de acordo com os métodos B1 e B2. O produto acabado (B1) ou a amostra padrão (B2) é prensado numa placa de 400 x 400 mm, perfurada com orifícios de ventilação para permitir a rápida saída do ar durante o ensaio.
Durante o ensaio, o comportamento de deformação da espuma é medido sob condições definidas com precisão e apresentado num diagrama de trajetória força-indentação. O ensaio consiste em ciclos de pré-carga, que servem para condicionar o provete de ensaio, seguidos de um ciclo de medição no qual são determinados os valores característicos.
A dureza por indentação é também descrita nas normas ISO 2439 e DIN 53579-1, bem como numa série de métodos de ensaio específicos da indústria automóvel. Para este efeito, estão também disponíveis dispositivos de ensaio ZwickRoell adequados.
ASTM D3574 Test C
O ensaio C da norma ASTM D3574 descreve o ensaio de compressão de espuma flexível para determinar a dureza de compressão. Este ensaio mede a força necessária para atingir 50% de compressão em toda a superfície dos provetes de espuma definidos.
Amostra de ensaio de acordo com ASTM D3574 Test C:
- A amostra-padrão recomendada de acordo com a norma ASTM D3574, ensaio C, tem as dimensões mínimas de 50 x 50 x 25 mm. É preferível amostras maiores. A superfície deve ser de, pelo menos, 2500 mm2 e ter uma espessura mínima de 20 mm.
Vídeo: Dureza de compressão de acordo com ASTM D3574 Test C
Execução dos ensaios, equipamento de ensaio e resultados dos ensaios:
- Para o ensaio de acordo com a norma ASTM D3571, ensaio C, é especificada a tensão de compressão de toda a superfície da amostra. Por este motivo, as placas de pressão devem ser maiores do que a amostra a ensaiar. As espumas de células fechadas requerem orifícios de ventilação de 6,5 mm nas placas de impressão.
- O ensaio consiste em 2 ciclos de pré-carga de 75% a 80% da espessura original, seguidos de um ciclo de medição em que a amostra é comprimida até 50% da sua espessura. A altura inicial, que é importante para o resultado do ensaio, é determinada diretamente antes do ciclo de medição (no caso da norma ISO 3386, antes do primeiro ciclo de pré-carga).
- O resultado é a espessura da amostra em mm após o ciclo de medição e a força de compressão CFD em quilopascal e é também referida como capacidade de carga, caraterística tensão-deformação de compressão, CFD ou ensaio CLD.
A dureza por compressão também é descrita na norma ISO 3386 e numa série de métodos de ensaio específicos da indústria automóvel, mas difere em termos de conteúdo técnico. Os resultados não podem ser diretamente comparados entre os dois métodos.
ASTM D3574 Ensaio C - requisitos especiais para a tecnologia de ensaio
A medição das curvas de tensão-deformação de compressão de acordo com o ensaio C da ASTM D3574 coloca várias exigências especiais à tecnologia de ensaio:
- Curva de correção de deformação da máquina: A estrutura mecânica e célula de carga apresentam uma deformação inerente sob carga. Isto significa que a distância da placa de pressão é efetivamente superior à especificada. Esta deformação inerente é registada pelo software de ensaio testXpert da ZwickRoell e utilizada para correção. A correção deve ser feita em linha durante o ensaio, de modo a garantir corretamente a distância correta da placa de impressão durante os tempos de espera.
- Funcionalidade de software especializada, como aquisição e cálculo da espessura do provete, previsão da percentagem de compressão, tratamento de dois pontos zero de deslocamento e duas espessuras de provete (se necessário), cálculo dos resultados de acordo com as normas, elaboração de relatórios
ASTM D3574 Test E Resistência à tração
O ensaio F da norma ASTM D3574 é utilizado para determinar o efeito de uma força de tração sobre a espuma. Para além de registar um diagrama tensão-deformação, a atenção centra-se na determinação daresistência máxima à tração e do alongamento na rutura. O método é muito adequado para comparações de materiais e para a qualidade assegurada.
A norma ISO 1798 também trata do ensaio de tração em espuma flexível, mas difere em termos de conteúdo técnico e os resultados não podem ser diretamente comparados entre os dois métodos.
Amostra de ensaio conforme ASTM D3574 Test F:
As amostras para estes testes são geralmente tomadas a partir de peças acabadas ou de uma placa. Devem ser perfurados em forma de haltere (amostra de ombro) com um molde definido com precisão na norma. O molde deve ser pontiagudo e sem entalhes para evitar que a amostra fique com os bordos desfiados. A amostra preferida corresponde à amostra de ombro do tipo A, de acordo com a norma ASTM D412, com um comprimento de 140 mm e uma espessura de 3 a 14 mm. A ZwickRoell disponibiliza prensas de corte com lâminas padronizadas.
Execução do ensaio e requisitos para a máquina de ensaio:
- A máquina de ensaio de tração deve estar equipada com uma célula de carga para medir a força máxima aplicada. (Imagem zwickiLine)
- Tanto as pinças de parafuso de ação lateral com inserções de mandíbulas planas como as pinças pneumáticas que exercem uma pressão uniforme nas superfícies de fixação, que aumenta com o aumento da tensão para evitar que a amostra escorregue, são adequadas para fixar as amostras de ombro. (Imagem do suporte da amostra)
- O alongamento pode ser medido com extensômetros de contato ou extensômetros sem contato, mas também através do curso da travessa. O extensômetro Clip-on, que são fixados à amostra, são geralmente inadequados para espuma flexível. Para medir o alongamento na rutura, a ZwickRoell fornece extensômetros mecânicos e ópticos de longo curso que medem o alongamento da amostra no intervalo de um comprimento de calibre especificado.
ASTM D3574 Teste F Resistência à propagação de rasgos
O Test F conforme a ASTM D3574 descreve a determinação da resistência à propagação do rasgamento de uma espuma pré-danificada.
As amostras de ensaio conforme o Test F da ASTM D3574 são do tipo A com as dimensões de 152,4 mm (6") x 25,4 mm (1") x 25,4 mm (1") em que um corte de 40 mm (1,5") de comprimento é colocado ao longo da amostra (amostra de calça).
A norma ISO 8067 trata do mesmo assunto, mas diferem sobretudo no tipo de amostra de ensaio, pelo que os resultados não podem ser comparados diretamente. No ensaio ASTM D3574, apenas são permitidas amostras tipo A (ou blocos tipo A), enquanto a ISO permite o uso de amostras de cunha padronizadas. "Em ensaios de comparação, o Método A apresentou uma variação de até 36%, enquanto o Método B conforme ISO 8067 apresentou uma variação de até 12%."
O ensaio de propagação do rasgamento pode ser realizado com uma máquina de ensaios electromecânicos zwickiLine. Visto que as forças são relativamente baixas, uma célula de carga deve ser utilizada a qual na faixa de força utilizada ainda alcance a acuracidade de medição da Classe 1. Não é necessária uma medição do deslocamento, uma vez que a resistência à propagação do rasgamento é calculada a partir da força máxima medida durante o ensaio e da espessura média da amostra: Resistência à expansão de rasgos: N/m = F/T x 10³
O software de ensaio testXpert controla a sequência de ensaio e avalia a resistência à propagação do rasgamento de acordo com as normas.
ASTM D3574 Test H e ISO 8307 Elasticidade de Rebote
No ensaio conforme ASTM D3574 Test H, a elasticidade de rebote é medida deixando cair uma esfera de aço sobre uma amostra de espuma e medindo a altura do rebote A norma ASTM D3574, Test H, é idêntica à norma ISO 8307.
O dispositivo de ensaio de rebote de esferas da ZwickRoell cumpre os requisitos da norma e consiste num tubo vertical de plástico transparente no qual uma esfera de aço com um diâmetro de 16 mm / 16,3 g pode ser largada de uma altura de 500 mm. A altura do ressalto é medida com uma cortina de luz. Os resultados são analisados automaticamente.
ASTM D3574 Test J, K, L Ensaios de envelhecimento
Os ensaios J, K e L da norma ASTM D3574 descrevem diferentes tipos de ensaios de envelhecimento acelerado, que investigam os efeitos da oxidação e/ou hidrólise nas propriedades mecânicas da espuma.
- Ensaio de envelhecimento J: Efeito do envelhecimento em autoclaves a vapor (ver também ISO 2440)
- Ensaio de envelhecimento K: Efeito do envelhecimento por calor seco no forno de convecção (ver também ISO 2439)
- Ensaio de envelhecimento L: Efeito do envelhecimento por calor úmido numa câmara climática (sem equivalente ISO)
O princípio deste método pode ser aplicado a muitas propriedades. Em primeiro lugar, os ensaios são efectuados e medidos no estado não tratado, tal como descrito acima. Isto é então repetido no estado envelhecido, por exemplo, após o envelhecimento pelo calor (por exemplo, 7 dias a 140°C) ou após o envelhecimento por hidrólise (por exemplo, 5 horas a 120°C).
O calor pode ser utilizado de forma selectiva para o envelhecimento. A equação de Arrhenius descreve a aceleração das reações químicas ao longo do tempo. De acordo com a regra de van't Hoff, a velocidade das reações químicas duplica por cada aumento de +10°C na temperatura.
ASTM D3574 Ensaio I Ensaio de fadiga
A norma ASTM D3574 Testes I1 a I5 descreve 5 métodos de ensaios de fadiga em espumas:
- Ensaio I1: ensaio estático com compressão constante
- Test I2: Ensaio de fadiga dinâmica por "rolamento" com força constante
- Test I3:Ensaio de fadiga (estampagem) com força constante (equivalente à ISO 3385 )
- Test I4: Ensaio dinâmico de fadiga para carpetes
- Test I5: Ensaio de vibração contínua (compactação) com compressão constante
Objetivo e finalidade do ensaio de fadiga de acordo com a norma ASTM D3574, ensaio I3
O objetivo do ensaio de carga constante, em conformidade com a norma ASTM D3574 I3, é avaliar o comportamento/envelhecimento a longo prazo de uma espuma sob carga mecânica constante. Isto representa, por exemplo, o carregamento de um banco do veículo durante uma viagem.
Ensaio de vibração contínua em conformidade com a norma ASTM D3574, ensaio I3:
Toda a operação está dividida em 3 fases:
- Fase 1: Medição inicial: Determinação da dureza de indentação de acordo com a norma ASTM D3574 Test B1 Valor IFD a 40% de compressão (ou ISO 2439, Método A) e determinação da altura inicial (d1) após pré-carga com 4,5N +/- 0,5N.
- Fase 2: Ensaio de vibração contínua através da aplicação de uma carga de compressão definida de 750 N +/- 20 N, uma frequência de 1,17 Hz a uma amostra de espuma de 380 x 380 mm com um indentador circular e uma placa de pressão inferior perfurada que é maior do que a amostra.
- A amostra deve ser submetida a fadiga utilizando o método A com 8 000 ciclos (aprox. 2 h) ou o método B com 80 000 ciclos (aprox. 19 horas) numa máquina de ensaio à fadiga. No processo C, são especificados 12.000 ciclos a uma taxa de ciclo mais lenta (aprox. 20 h), especialmente para espumas viscoelásticas.
- Fase 3: Repetir a medição da fase 1, em que a altura inicial (e, portanto, o ponto zero de compressão) é retirada da primeira medição.
O resultado é a determinação da perda de dureza (diferença do valor IFD em kPa) e da perda de altura/espessura da amostra ((d1-d2)/d1 x100%)
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Máquinas para ensaios de espuma flexível de acordo com a norma ASTM D3574
Está disponível uma gama completa de produtos ZwickRoell para ensaios de espuma flexível de acordo com a norma ASTM D3574:
- A máquina de ensaio universal da série zwickiLine é adequada para os métodos de ensaio com espécimes normalizados ASTM D3574 Test B Dureza por indentação, Test C Dureza por compressão, Test E Resistência à tração e Test F Resistência à propagação da rutura e está disponível em 4 gamas de força diferentes (0,5 / 1 / 2,5 / 5 kN) e 3 alturas de estrutura de carga.
- A máquina de ensaio universal da série ProLine também permite o ensaio de componentes e a instalação de placas de compressão com uma largura até 400 mm e permite ensaios com forças mais elevadas.
- A nossa máquina de ensaios CLine é especializada no ensaio de espumas moldadas de grandes e pequenas dimensões. Com um Fmax de 5 kN ou 10 kN, permite também o ensaio de bancos (1000 x 1450 mm) ou de colchões (1000 x 2000 mm) com uma mesa deslizante. Isto torna-o particularmente adequado para verificações regulares da produção.
- A máquina de ensaio eletromecânica (cilindro de ensaio servo eletromecânico), que permite uma velocidade de carga elevada, pode ser utilizada para a determinação da dureza por indentação e da dureza por compressão, bem como para ensaios de fadiga, graças à sua conversão simples. Graças à atualização opcional, também pode ser utilizado para ensaios de envelhecimento em zonas climáticas especiais com uma câmara climática correspondente.
