La guía más completa sobre la norma ASTM D624 para ensayos de resistencia al desgarro de goma y elastómeros

Cómo ejecutar un ensayo de resistencia al desgarro en gomas vulcanizadas y elastómeros termoplásticos

Escrito por Kayla Thackeray 

ASTM D624 es un método de ensayo común usado para determinar la resistencia al desgarro de goma vulcanizada y elastómeros termoplásticos. Debido a las formas de los especímenes que se usan comúnmente, este ensayo suele llamarse ensayo de pantalón, ángulo o creciente. Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos del ensayo de la norma ASTM D624, y le ofrecerá un resumen del equipo de ensayo, software y especímenes necesarios. Sin embargo, cualquier persona que planifique realizar el ensayo según la norma ASTM D624 no debe considerar esta guía como un sustituto de la norma completa.

ASTM D624

¿La norma ASTM D624 responde a mis necesidades?

La norma ASTM D624 ofrece resultados similares a la ISO 34, otro ensayo común para medir la resistencia al desgarro de materiales elastoméricos. Aunque las organizaciones ASTM e ISO actualmente trabajan para reducir las diferencias entre estas dos normas, los resultados todavía no pueden considerarse comparables y se debe tener cuidado para garantizar el uso de la norma de ensayo correcta para una aplicación determinada. La norma ASTM D624 tiene el objetivo de medir la resistencia al desgarro únicamente: cualquier persona que espera determinar las propiedades de tracción de los elastómeros debe consultar la norma ASTM D412.

Sistema de ensayo

Los ensayos de la norma ASTM D624 pueden ejecutarse sobre un sistema universal de ensayo de sobremesa (doble columna) o una columna debido a su bajo recorrido de cruceta. Los laboratorios que ensayan según la norma ASTM D624 generalmente también ejecutan ensayos de tracción según la ASTM D412 y, por conveniencia, usan el mismo sistema de ensayo para ambos tipos. Como la fuerza máxima aplicada durante el ensayo de desgarro del elastómero es significativamente menor que la fuerza máxima aplicada durante el ensayo de tracción del elastómero, se pueden usar celdas de carga de diferentes capacidades. No obstante, una celda de carga serie 2580 puede adaptarse a ambos tipos de ensayo en la mayoría de las aplicaciones gracias a su excepcional rango de fuerza y precisión. Las celdas de carga de la serie 2580 de Instron están diseñadas para los sistemas de ensayo serie 6800

El software es un elemento esencial de cualquier sistema de ensayo y puede simplificar en gran medida el proceso del ensayo. Bluehill Universal se entrega precargado con todas las normas ASTM e ISO más comunes, entre otras: ASTM D624, ASTM D412 e ISO 34.

Método de ensayo de ASTM D624 Bluehill Universal

Soluciones de agarres

Los mejores tipos de agarre para la norma ASTM D624 son agarres que suministran una presión constante como los agarres de acción neumática lateral o rodillos con autoajuste. Estos agarres evitarán el deslizamiento durante el ensayo y permitirá la inserción rápida del espécimen. Los agarres de acción básica con tornillo pueden usarse con algunos materiales. Un elemento importante del ensayo de la norma ASTM D624 es alinear los especímenes de forma vertical y en la misma posición en cada ensayo. Como los ensayos de desgarro se conocen por producir mucha variación en los resultados, es importante eliminar tantas variables como sea posible. Los agarres neumáticos de acción lateral tienen ventajas sobre otros agarres, dado que ayudan a alinear el espécimen. También es importante emparejar los agarres con las caras de mordazas para facilitar la alineación visual: las caras de mordazas deben tener el mismo ancho que el espécimen.

Para alinear correctamente el espécimen, configure la posición inicial de la cruceta para que el borde superior e inferior del espécimen se alinee con el borde superior de la cara de mordaza en el agarre superior y el borde inferior de la cara de mordaza con el agarre inferior. Esto garantizará que el centro del espécimen esté alineado con el centro de la separación del agarre.

2712-041
Modelo 1 kN | 2712-041
2713-002
Modelo 5 kN | 2713-002

Especímenes

Cuando el espécimen se ensaya según esta norma, primero se mella o corta y se propaga un desgarro en toda el área de daño, que se convierte en el sitio de concentración del esfuerzo. La norma ASTM D624 incluye dos definiciones diferentes para resistencia al desgarro según el tipo de espécimen que se ensaya.

Hay 5 especímenes aceptables de ensayo descritos en esta norma: Tipos A, B, C, T y CP. Cuando se ensayan especímenes tipo A, B o C, la resistencia al desgarro se define como la fuerza máxima dividida por el grosor del espécimen. Cuando se ensayan especímenes tipo T o CP, la resistencia al desgarro es la fuerza promedio o media de la porción de la curva generada durante el desgarro del espécimen dividido por el grosor del espécimen. El promedio o la media se usan según el tipo de curva de esfuerzo/deformación generada por el material ensayado.

El ensayo de desgarro de elastómeros es especialmente importante, dado que la mayor parte de los elastómeros que se rompen o fallan en su aplicación prevista lo hacen debido al inicio y propagación del desgarro. Los cinco tipos diferentes de especímenes en el ensayo de la norma ASTM D624 ofrecen una variedad de opciones de geometría y concentraciones de esfuerzo que pueden generar el inicio de un desgarro en una aplicación del mundo real. Los resultados de este ensayo no tienen el objetivo de cuantificar la resistencia al desgarro de un material en servicio, sino simplemente comprender cómo se comporta bajo las condiciones de ensayo especificadas.

Los especímenes tipo A, B y C deben prepararse usando una matriz de corte según las dimensiones especificadas. Los especímenes tipo CP deben moldearse. Para los tipos A y B, también debe usarse un dispositivo de mella o corte para realizar un corte pequeño.

Como los resultados de este ensayo dependen en gran medida del grosor del espécimen, es esencial garantizar la medición exacta usando un micrómetro según la norma ASTM D3767. La norma ASTM D3767 especifica los requisitos de tolerancia y precisión del dispositivo de medición del espécimen, junto con la geometría de la superficie de contacto y la fuerza que se ejercerá sobre el espécimen durante la medición. Frecuentemente, se pasa por alto la precisión del dispositivo de medición del espécimen y puede tener una gran influencia en los resultados de su ensayo. Para lograr un flujo de trabajo sin problemas, opte por un dispositivo automático de medición de espécimen que ingresará las dimensiones requeridas en el software de ensayo.

Cámara ambiental

Los elastómeros ensayados según la norma ASTM D624 generalmente están diseñados para usarse en condiciones no ambientales. Como las condiciones ambientales tienen un gran impacto en la resistencia al desgarro de los elastómeros, se debe actuar con cuidado para garantizar que las condiciones del ensayo imiten las de la aplicación final prevista. La velocidad del ensayo, la temperatura, la humedad, las dimensiones del espécimen y las condiciones previas al ensayo tienen efectos notables en los resultados del ensayo y deben controlarse a fin de producir datos útiles en el ensayo. Para garantizar que estos elementos simulen la aplicación final del material, la norma ASTM D624 se ejecuta frecuentemente dentro de una cámara ambiental donde puede usarse calentamiento o refrigeración (LN2 o CO2).

Las cámaras ambientales serie 600 de Instron permiten a los operadores monitorear la temperatura dentro de la cámara durante todo el ensayo. Además, se pueden establecer el tiempo de impregnación y la temperatura dentro de Bluehill Universal para garantizar que todos los especímenes están acondicionados correctamente antes de iniciar el ensayo.

Productividad

Para los laboratorios que buscan incrementar su productividad, se pueden realizar varias modificaciones en la configuración del sistema. Los dispositivos automáticos de medición de espécimen y los agarres neumáticos incrementan la eficiencia del ensayo al reducir la cantidad de ingresos de datos manuales realizados por el operador del ensayo. Aunque el tiempo de ensayo de la norma ASTM D624 es generalmente bajo, el laboratorio que también ensaya según la norma ASTM D412 podría incrementar la cantidad de especímenes ensayados por día. En este caso, los marcos de ensayo de múltiples estaciones pueden ofrecer la mejor productividad, dado que el operador puede ejecutar hasta cinco ensayos simultáneamente. También hay disponibles sistemas de ensayo completamente automáticos y están diseñados para incorporar medición del espécimen, carga del espécimen, ensayo y retiro. Estos sistemas pueden funcionar durante horas sin interacción del operador. Además, estos sistemas ayudan a reducir la variabilidad generada por errores humanos.

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