La guía más completa sobre la norma ASTM D882 para ensayos de tracción en láminas delgadas de plástico

Cómo ejecutar un ensayo de tracción en lámina delgada de plástico según la norma ASTM D882

Escrito por Charlie Pryor 

Las láminas delgadas de plástico y los laminados son elecciones populares para embalaje y protegen elementos cotidianos, desde alimentos sobrantes hasta bienes de consumo. Es esencial que los fabricantes de plásticos y las empresas de embalaje obtengan un perfil mecánico preciso de las láminas de plástico que producen para garantizar que cumplen con las expectativas requeridas. La norma ASTM D882 es una norma de ensayo común usada para determinar las propiedades de tracción de láminas delgadas de plástico y se usa frecuentemente con fines de control de calidad en línea. El objetivo de esta guía es presentar los elementos básicos de un ensayo de tracción según la norma ASTM D882 y presentará una reseña del equipo, software y muestras requeridos. Sin embargo, cualquier persona que planifique realizar el ensayo según la norma ASTM D882 no debe considerar esta guía y la información a continuación como un sustituto de la norma completa.

ASTM D882

¿Qué mide?

La norma ASTM D882 está específicamente diseñada para ensayar plásticos con un grosor menor a 1 mm y puede usarse para ensayar cualquier tipo de espécimen plástico dentro de esta gama de grosor definida. Los plásticos con un grosor superior a 1 mm deben ensayarse según la norma ASTM D638. El ensayo de la norma ASTM D882 se ejecuta en una máquina universal de ensayo (también denominada máquina de ensayo de tracción) a una velocidad constante de cruceta. Las propiedades de tracción medidas con más frecuencia son las siguientes:

 Método y especímenes del ensayo

Durante el ensayo de la norma ASTM D882, los especímenes se estiran mediante tracción hasta el fallo. La velocidad de cruceta depende de la longitud del espécimen y puede calcularse al multiplicar la separación inicial del agarre (longitud del espécimen) por la tasa de deformación inicial en mm/mm x min. La tasa de deformación inicial depende de la elongación máxima del espécimen al romperse. Como las láminas y laminados plásticos suelen ser muy elásticos, generalmente se requieren velocidades de cruceta más altas. Un factor esencial en el ensayo de la norma ASTM D882 es usar una carga previa adecuada. Los especímenes de lámina delgada generalmente están relajados y no se estiran cuando se cargan en los agarres para el ensayo. Una carga previa, que puede configurarse fácilmente en el software de ensayo Bluehill Universal , ayuda a eliminar cualquier holgura en el espécimen antes de registrar los datos durante el ensayo, esto garantiza que los resultados sean precisos y repetibles. 

Este ensayo se usa con especímenes uniformes dentro del 10 % de grosor sobre la longitud del espécimen entre los agarres. Los especímenes más gruesos que se acercan al límite de grosor de 1 mm deben uniformarse dentro del 5 %. Los especímenes deben tener un ancho de entre 5,0 y 25,4 mm y ser al menos 50 mm más largos que la separación de agarre usada durante el ensayo. La longitud estándar del espécimen para el ensayo es de 250 mm. Sin embargo, si no es posible, se acepta una longitud mínima del espécimen de 100 mm (longitud de calibre de 50 mm) siempre que se establezca que esto no afectará los resultados. Si la muestra es de un material isotrópico, la norma requiere que se ensayen al menos cinco especímenes de cada muestra. No obstante, si se sospecha que la muestra es anisotrópica, se deben ensayar al menos diez especímenes, cinco a lo largo del eje largo y cinco a lo largo del eje anisotrópico. Además, los especímenes usados para determinar el módulo no pueden usarse para determinar la resistencia a la tracción o ninguna otra propiedad de tracción, esto significa que cualquier persona que ejecute un ensayo según la norma ASTM D882 debería obtener un gran número de especímenes para mediar correctamente todas las propiedades relevantes. 

Sistema de ensayo

Debido a las bajas fuerzas de rotura de estos especímenes, el ensayo de la norma ASTM D882 se ejecuta generalmente en una máquina universal de ensayo de una columna, como los sistemas serie 34SC o serie 68SC de Instron. Sin embargo, pueden surgir complicaciones debido a que muchos especímenes de láminas delgadas exhiben alta elongación antes de romperse. Al vincular estos especímenes con la longitud estándar de 250 mm, algunas veces será necesario un marco de una columna extra alto o, probablemente, un marco de dos columnas para ensayar hasta la rotura. La serie 6800 de Instron es ideal para los laboratorios que desean una funcionalidad avanzada en sus sistemas de ensayo.

Configuración del ensayo de la norma ASTM D882

Configuración del ensayo de la norma ASTM D882

1. Instron 6800

2. Tablero Bluehill Universal (2490-696)

3. Celda de carga serie 2580

4. Agarres neumáticos serie 2712

 

 

Agarres

Debido a la naturaleza flexible y delicada de estos especímenes de plástico, el agarre puede ser un desafío. Los agarres neumáticos de acción lateral ofrecen una presión de aire de entrada ajustable para garantizar que los especímenes se ajusten lo suficiente durante todo el ensayo. Los agarres neumáticos son preferibles a los de acción con tornillo o agarres de ajuste manual cuando se ensayan láminas delgadas, dado que los últimos agregan variabilidad a la presión de agarre y pueden generar más inconsistencias en los resultados del ensayo y una mayor probabilidad de rotura de mordazas o desplazamiento. En algunos casos, para especímenes de láminas muy delgadas, también pueden usarse agarres con rodillo autoajustable.

2712-041
Modelo 1 kN | 2712-041
2613-007
Modelo 1 kN | 2713-007

 

Como los especímenes de la norma ASTM D882 son frágiles, la selección de las caras de mordazas también es esencial para un ensayo satisfactorio. Las caras de mordazas dentadas no se recomiendan porque pueden dañar el espécimen durante el agarre y causar roturas en las mordazas o resultados no precisos. Las caras de goma no dañan a los especímenes de láminas finas y se observó que evitan el desplazamiento del espécimen, dado que se afinan en los lados durante el proceso de ensayo, esto hace que la combinación preferida sea caras de goma con agarres neumáticos. Esta combinación también genera los resultados más repetibles. 

Las caras de mordazas de goma deben coincidir con el ancho del extremo agarrado o con lengüetas del espécimen. El tamaño de cara más común para este tipo de material es 25 mm x 25 mm (1 in x 1 in). El ancho equivalente permite la fácil alineación del espécimen, que es esencial para buenas roturas y resultados precisos del ensayo. En el caso de que el ancho del espécimen se encuentre en el extremo más pequeño de tolerancia de la norma, es necesario tener caras de mordazas al menos del mismo ancho que el espécimen, pero también son aceptables más anchas en este caso.

Los agarres de contacto de línea también pueden usarse para especímenes de láminas que son demasiado delgados para las caras de goma. Las caras con contacto de línea incluyen una cara lisa de mordaza y una cara opuesta que es redondeada, esto ayuda a distribuir la fuerza de agarre en una sola línea perpendicular al movimiento de la cruceta. El aspecto más crucial del agarre es evitar el desplazamiento durante el ensayo, además de mantener una distribución uniforme del esfuerzo en todo el espécimen durante el ensayo.

Extensómetros

Aunque la norma ASTM D882 no requiere extensometría para medir la deformación, el uso de un extensómetro siempre genera la medición más precisa de la deformación. El extensómetro de video sin contacto es, en general, la mejor solución para el ensayo de láminas delgadas, dado que los extensómetros acoplables típicos sobrecargan el espécimen, mientras que los bordes del cuchillo pueden desgarrar el espécimen durante el ensayo. El Extensómetro de video AVE2 de Instron puede medir la deformación hasta un solo micrón sin tener contacto físico con el espécimen.

Extensómetro AVE2

Resultados

El software para ensayos Bluehill® Universal de Instron facilita el informe de cálculos en cumplimiento con la norma. El software también ofrece un método de ensayo preconfigurado para el ensayo de la norma ASTM D882, completo con parámetros específicos de ensayo y cálculos que garantizan el cumplimiento.

ASTM D882 Bluehill Universal

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