ASTM D412 Ensaio de tração em borracha e elastômeros
A norma ASTM D412 descreve métodos para determinação das características de tração de borracha duroplástica vulcanizada e elastômeros termoplásticos. Estes materiais são utilizados diariamente em um grande número de setores industriais, entre eles a indústria aeroespacial, a engenharia médica, a indústria automotiva, a construção civil, e outros.
- A borracha duroplástica é endurecida e moldada por impacto térmico. O endurecimento é uma reação química irreversível a qual aumenta a resistência e a durabilidade de produtos feitos em borracha duroplástica. Os produtos feitos em borracha duroplástica incluem pneus, discos para hóquei no gelo, interruptores de segurança, carcaças para equipamentos elétricos e componentes de motores.
- Elastômeros termoplásticos (TPE) são polímeros, misturas de polímeros e borracha. Eles são normalmente disponíveis em forma de pellets, se tornam líquidos por meio de aquecimento e, então, podem ser injetados em um molde de fundição. O material termoplástico é moldado durante o resfriamento e endurecimento. Este processo é reversível por meio do reaquecimento do material. As aplicações TPE incluem correias de acionamento, amortecedores, mangueiras de respiração, catéteres e solas de calçado.
Objetivo do Ensaio Execução do Ensaio & Valores Característicos Requisitos quanto aos Equipamentos de Ensaio Sistemas de Ensaio Automação
Objetivo do ensaio de tração em elastômeros conforme ASTM D412
- A ASTM D412 apresenta especificações para a máquina para ensaios de materiais, para as amostras, inclusive forma e tamanho, e para o método de ensaio e os métodos a serem aplicados.
- O objetivo do ensaio é determinar diferentes valores característicos dos materiais os quais poderão ser utilizados no desenvolvimento de novos produtos, para alcançar as metas de desempenho de produtos ou na pesquisa e no controle da qualidade.
Execução do ensaio conforme ASTM D412
A ASTM D412 inclui dois métodos de ensaio, os métodos A e B.
- O Método A se baseia em amostras em forma de halteres / amostras tipo gravata, o Método B se baseia em cortes planos de amostras anelares.
- Em ensaios conforme ASTM D412 é feita a medição da elasticidade do material exposto à tensão de tração e o comportamento após o ensaio quando o material não é mais exposto à carga
- O ensaio é realizado em uma máquina universal para ensaios (também chamada demáquina para ensaios de tração) com a velocidade de 500 ± 50 mm/min até a falha da amostra.
Embora a ASTM D412 realize a medição de um número grande de diferentes características de tração, os valores característicos a seguir são os mais importantes:
Valores característicos determinados conforme ASTM D412
Definições conforme ASTM D1566 - Terminologia para borracha:
- Tensão de tração: Tensão aplicada para a deformação de uma amostra
- Tensão de tração com determinada deformação: Tensão necessária para a deformação da seção transversal uniforme de uma amostra até uma deformação pré-definida
- Resistência à tração: tensão de tração máxima na deformação de uma amostra até a ruptura
- Limite de escoamento: o ponto na curva tensão-deformação um pouco antes da falha definitiva no qual o índice de tensão em relação à deformação passa pelo valor zero e pode tornar-se negativo.
- Deformação máxima: a deformação no momento da ruptura
- Deformação por tração: A deformação permanente após o alongamento de uma amostra com o subsequente encolhimento de determinada maneira, indicada em por cento do comprimento original
Informações detalhadas e métodos padrão se encontram na norma ASTM D412
Amostras e dimensões conforme ASTM D412
- Para o ensaio de tração em borracha e elastômeros a ASTM D412 indica seis tipos de amostra tipo gravata admissíveis e dois tipos admissíveis de cortes de amostras anelares.
- A amostra mais comum é a amostra tipo gravata em forma de C (ASTM D412 Tipo C) com o comprimento total de 115 mm (4,5 polegadas), o comprimento de medição de 25 mm (1 polegada), a largura de medição de 6 mm (0,25 polegadas) e a espessura de 3 mm. A medição da espessura da amostra deve ser feita três vezes, sendo que o valor médio será o valor aceito.
L0Comprimento de medição
L Comprimento livre de fixação
l1 Comprimento da parte paralela estreita/diâmetro interno
L2Distância entre as partes largas e paralelas
l3 Comprimento total / diâmetro externo
b2 Largura da amostra na região do ombro
b1Largura da amostra na região do comprimento de medição
h Espessura da amostra
| Norma | Tipo | Observação | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | Forma |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D412 | C | Amostra preferencial | ≥115 | 33 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | A | possíveis dimensões | ≥140 | 59±2 | 25±1 | 12+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | B | possíveis dimensões | ≥40 | 59±2 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | D | possíveis dimensões | ≥100 | 33±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | E | possíveis dimensões | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | F | possíveis dimensões | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | 1 | Dimensões preferenciais | 17,9 | 15,9 | 1...3,3 | 50 | Amostra anelar | ||
| ASTM D412 | 2 | Dimensão maior | 35,8 | 31,8 | 1...3,3 | 100 | Amostra anelar |
Desafios no ensaio de elastômeros e requisitos quanto aos equipamentos de ensaio
- Fixação da amostra: Durante a deformação a espessura da amostra diminui, o que pode fazer com que a amostra escape da faixa de fixação. A garra a ser utilizada deve conseguir manter constante a força de travamento quando a espessura da amostra diminui.
- Deformação da amostra: Com o aumento do comprimento da amostra o curso de deslocamento da travessa deve ser suficiente - e consequentemente também a altura da estrutura mecânica - para conseguir acolher o comprimento maior da amostra até a ruptura.
Máquinas para ensaios de materiais
- Máquina de ensaios zwickiLine – Solução que economiza espaço para pequenas cargas de ensaio de até 5 kN e com uma faixa de ensaio de até 1365 mm
- Máquina para ensaio de materiais ProLine para ensaios conforme as normas e aplicações simples com range de ensaio de 1050 mm até 1450 mm
- Máquina para ensaio de materiais AllroundLine - adaptável e versátil com range de ensaio de 1030 mm até 2560 mm
Suporte de amostras
- Garras pneumáticas : A força de travamento é gerada por atuadores pneumáticos. Uma força de travamento que independe da força de tração gera uma força de travamento constante durante toda a sequência de ensaio. Mesmo no caso de amostras minguantes, a força de travamento é mantida uniforme por meio da pressão pneumática aplicada de forma constante.
- Garras : de fechamento nos dois lados. A força de travamento aumenta proporcionalmente com a força de tração crescente em decorrência do princípio de tesouras. Dessa forma o reajuste automático da tensão no caso de amostras minguantes é garantido.
Extensômetro
- Extensômetro de curso longo: curso de medição muito grande e resolução muito alta sobre todo o range de medição. A construção mecânica sólida dos elementos-guia garante a função confiável também em amostras as quais na ruptura chicoteiam.
- multiXtens II HP: totalmente automático e com exatidão máxima sobre todo o range de medição. A transmissão de sinais de medição, de controle e de status entre os carros de medição, os cabeçotes de medição e a unidade central de medição e controle é feita por meio dos sistema microprocessador do extensômetro.
- lightXtens: especialmente desenvolvido para materiais de alta elasticidade e sensíveis ao contato. Ideal para amostras com alta energia de ruptura e tendência de chicotear na ruptura, o que poderá danificar sistemas de medição mecânicos de contato.
Ensaios de tração automatizados conforme ASTM D412
Ensaios de tração em borracha e elastômeros conforme ASTM D412 também podem ser executados de forma automatizada.
O sistema robotizado de ensaios compacto roboTest L consegue testar de forma autônoma até 350 amostras. Um instrumento de medição de espessura integrado no sistema realiza medições exatas e reprodutíveis da espessura da amostra.
A pinça de amostra insere a amostra na máquina para ensaios de materiais e o ensaio de tração conforme ASTM D412 é iniciado automaticamente. Após o ensaio, os restos de amostra são removidos das garras por garras de descarte separados.
O sistema robotizado de ensaios roboTest R é mais complexo e permite a integração adicional de outros equipamentos como por ex. uma estação de marcação de amostras, uma estação de centralização ou uma câmara de temperatura regulada para a regulagem exata da temperatura das amostras. Também a capacidade do magazine do sistema robotizado de ensaios pode ser ampliada livremente.
Em caso de dúvidas quanto aos requisitos de ensaio ou aos desafios com a ASTM D412, entre em contato direto com nossos especialistas.
Será um prazer oferecer-lhe consultoria!
Entre em contato agora
Perguntas frequentes quanto à norma ASTM D412
A norma ASTM D412 descreve métodos para determinação das características de tração de borracha duroplástica vulcanizada e elastômeros termoplásticos. Esses ensaios são decisivos para a determinação das características mecânicas de materiais de borracha e materiais de elastômeros, o que é importante para o desenvolvimento de produtos, a garantia de qualidade e o controle de performance em muitos setores da indústria como, por exemplo, a indústria aeroespacial, a engenharia médica, indústria automotiva, construção civil, e outros.