The Definitive Guide to ASTM D1002 Lap Shear Testing of Adhesively Bonded Materials

La norma ASTM D1002 describe el procedimiento para evaluar la resistencia al corte de adhesivos usados para unir metales. Estos adhesivos se usan frecuentemente en las industrias automotriz, aeroespacial y de electrónicos para adherir varias juntas y subcomponentes. El ensayo de adhesión es esencial para comprender la resistencia relativa de diferentes materiales, además de identificar los efectos de las condiciones ambientales y el envejecimiento sobre la resistencia y durabilidad del adhesivo. Esta guía analizará el equipo necesario para realizar el ensayo según la norma ASTM D1002, no obstante, cualquier persona que planifique ejecutar el ensayo según esta norma no debe considerar esta guía como un sustituto de la norma completa.

¿Qué mide?

La norma ASTM D1002 tiene el objetivo principal de ser comparativa, dado que el desempeño de un adhesivo en un ensayo con ambiente controlado y una geometría del espécimen de una sola superposición no tiene correlación con el desempeño en el mundo real. En aplicaciones del mundo real, las condiciones ambientales cambiantes y las geometrías de junta no uniformes, entre otras cosas, contribuyen a la variación del desempeño del adhesivo.

ASTM D1002

Especímenes

El ensayo correcto de la resistencia de adhesivos requiere el uso de un sustrato. En el caso de la norma ASTM D1002, este sustrato es metal. Los tipos y grados específicos del metal aceptables para el ensayo se describen en la sección 6.4 de la norma. Los especímenes se preparan en una geometría de una sola superposición, donde dos piezas idénticas de sustrato tienen una sección de superposición definida y están adheridas con el adhesivo que se ensaya.

Control del ensayo y modos de fallo

La norma ASTM D1002 se ejecuta al tirar de los dos extremos de los especímenes adheridos en tensión hasta el fallo. La fuerza de tracción aplicada al espécimen se traduce en esfuerzo cortante aplicado en toda el área adherida. Los resultados incluirán la carga de fallo, frecuentemente expresada por unidad de área cortante, además de la naturaleza del fallo. En general, esto puede registrarse como uno de los siguientes tres tipos de fallo:

  • Cohesión del adhesivo: el fallo ocurre dentro del adhesivo
  • Adhesión al sustrato: el fallo ocurre en la unión entre el adhesivo y el sustrato
  • Fallo combinado: el fallo ocurre dentro del adhesivo y la unión del adhesivo y el sustrato

La norma ASTM D1002 requiere el uso de una tasa de esfuerzo constante o una tasa de desplazamiento equivalente. La tasa de esfuerzo se desarrolla usando una retroalimentación de circuito cerrado entre la celda de carga y el controlador del sistema de ensayo. Las configuraciones de PID de la celda de carga deben ajustarse para lograr la tasa de esfuerzo deseada dentro de una banda de error razonable. Muchos clientes usan la tasa de desplazamiento de cruceta equivalente para simplificar el ensayo.

Modos de fallo de la norma ASTM D1002

Sistema de ensayo de material

La mayor parte de los ensayos de superposición de la norma ASTM D1002 se realiza en una máquina universal de ensayo de una o dos columnas como los sistemas serie 3400 y serie 6800. La capacidad de carga del sistema depende de la resistencia del adhesivo, generalmente en un rango entre 1 kN y 30 kN.

Sistema de ensayo de la norma ASTM D1002

Soluciones de agarres

El principal desafío asociado con el ensayo de corte de una superposición es la alineación de la cadena de carga. La geometría del espécimen del ensayo provoca que los dos extremos sujetos del espécimen se compensen uno a otro. Puede producirse una carga lateral significativa si la solución de agarre no tiene en cuenta esa excentricidad y podría generar fallos prematuros y datos erróneos. Los agarres avanzados de acción con tornillo 2710-11X y los agarres neumáticos de acción lateral  2712-04X (5 y 10 kN de capacidad) de Instron tienen excentricidad integrada que permite ajustar manualmente las caras de mordaza hacia la derecha o izquierda. Esta funcionalidad ayuda al operador a garantizar que la línea central de la fuerza aplicada coincida con la línea central de la cadena de carga. También pueden usarse los agarres manuales de cuña con la adición de bloques espaciadores entre el cuerpo del agarre y la cara de mordaza. Estos espaciadores compensarán la excentricidad, aunque serán necesarios muchos si hay múltiples especímenes de ensayo con diferentes grosores de sustrato.

Modelo 10 kN | 2712-046
2710-112
Modelo 500 N | 2710-0112

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