Ensayo de impacto a tracción con torres de caída
Una introducción
¿Para qué sirve el ensayo de impacto a tracción?
El ensayo de impacto a tracción mide cómo se comporta un material bajo una carga de tracción repentina y de alta velocidad. Esto proporciona datos críticos para los científicos de materiales sobre la resistencia a tracción, la absorción de energía, el alargamiento y los modos de fallo. A diferencia del ensayo de tracción cuasiestático, que aplica la fuerza lentamente, el ensayo de impacto a tracción reproduce escenarios reales de carga dinámica, como el agrietamiento de la carcasa de una batería durante un choque o el desgarro de una película durante un despliegue rápido.
Este tipo de ensayo es especialmente adecuado para polímeros, plásticos, películas delgadas y materiales compuestos, que a menudo se comportan de forma distinta a altas velocidades de deformación que en condiciones lentas y estáticas. Estos materiales pueden presentar diferentes modos de fallo en función de la velocidad de deformación aplicada, por lo que basarse únicamente en ensayos estáticos puede dar lugar a modelos inexactos, errores de juicio costosos y contratiempos perjudiciales en el diseño del producto.
Los sistemas de impacto a tracción con torre de caída permiten un control preciso de la velocidad y de la energía aplicada, mientras que funciones avanzadas como la imagen de alta velocidad y la correlación digital de imágenes (DIC) revelan con exactitud los modos de deformación y fallo. El resultado son datos experimentales de alta fidelidad que aumentan la confianza en la simulación, la seguridad y el cumplimiento normativo. Los sectores con entornos dinámicos, como los vehículos eléctricos (VE), la industria aeroespacial y la electrónica de consumo, tienen una necesidad particular de esta metodología.
Ensayo de resistencia al impacto a tracción dinámico frente a ensayos de tracción estáticos y cuasiestáticos
La ciencia y la caracterización de materiales consisten en utilizar la herramienta adecuada para el trabajo adecuado. Ningún método de ensayo es intrínsecamente “mejor” que otro; no obstante, pueden ser más adecuados para aplicaciones específicas.
Los ensayos estáticos y cuasiestáticos son útiles para comprender cómo se comportan los materiales y los productos bajo cargas constantes, a largo plazo o repetidas. En aplicaciones como edificios o materiales de embalaje, los diseñadores y fabricantes deben saber que sus componentes pueden resistir el paso del tiempo.
Aunque estos métodos de ensayo de materiales establecen propiedades de referencia, están limitados en los datos que pueden proporcionar. Antes de la introducción de los ensayos de caída, los investigadores se basaban en la extrapolación de resultados cuasiestáticos para predecir el comportamiento en condiciones dinámicas.
En aplicaciones críticas para la seguridad, como la automoción, la industria aeroespacial o los equipos de protección, esa extrapolación a menudo no es suficiente. Un choque de un VE a 40 millas por hora, por ejemplo, aplica un enorme esfuerzo a las estructuras del vehículo en cuestión de milisegundos. Los polímeros y los plásticos pueden responder de forma muy diferente a esta fuerza dinámica que a velocidades de impacto más bajas.
Los sistemas de torre de caída aplican fuerzas de impacto controladas a esas velocidades más altas, lo que permite a los científicos de materiales observar la absorción de energía, la sensibilidad a la velocidad de deformación y el comportamiento de fallo en condiciones que imitan de cerca los casos de uso reales. Este nivel de información permite simulaciones más precisas, una validación de materiales más rápida y un desarrollo de productos más seguro y fiable.
Para innovar con confianza, necesita ambas perspectivas. Una torre de caída no sustituye a los ensayos estáticos; completa la visión.
| Norma | Tipo | Nota | L₃ mm | L/L₂ mm | b₂ mm | b₁ mm | L₀ mm | Forma |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 8256 | 1 | Método preferido a, entallado | 80±2 | 30±2 | 10±0,5 | 6±0,2 | — |  |
| ISO 8256 | 2 | Método preferido b | 60±1 | 25±2 | 10±0,2 | 3±0,05 | 10±0,2 |  |
| ISO 8256 | 3 | Parte central paralela cuadrada de 10 mm de longitud de arista; para medición de deformación con sistemas DIC | 80±2 | 30±2 | 15±0,5 | 10±0,5 | 10±0,2 |  |
| ISO 8256 | 4 | Métodos preferidos A o B | 60±1 | 25±2 | 10±0,2 | 3±0,1 | — |  |
| ISO 8256 | 5 | Materiales rígidos con altura de probeta suficiente | 80±2 | 50±0,5 | 15±0,5 | 5±0,5 | 10±0,2 |  |
| ASTM D1822 | d | Método B | 63,5 (2,5″) | L=25,4 (1″) | 9,53 o 12,7 (0,375 o 0,5″) | 3,18±0,03 | — |  |
| ASTM D1822 | L | Método B | 63,5 (2,5″) | L=L₂=25,4 (1″) | 9,53 o 12,7 (0,375 o 0,5″) | 3,18±0,03 (0,125±0,01″) | 9,53±0,05 |  |
Configuración de un ensayo de impacto a tracción con torre de caída
Conozca su torre de caída Instron®
Las torres de caída, también conocidas como equipos de ensayo por caída de masa, son el instrumento más adecuado para realizar ensayos de impacto a tracción en condiciones dinámicas. Estas máquinas utilizan una masa en caída guiada verticalmente, o percutor, para aplicar una carga de tracción repentina y de alta velocidad a una probeta.
Un sistema típico para ensayos de impacto consta de un bastidor de torre de caída, un percutor o impactador, un tornillo de banco para sujetar la muestra, un sistema de medición de fuerza como una célula de carga piezoeléctrica o extensométrica, y accesorios específicos del ensayo, como un utillaje de tracción o un conjunto de sujeción para el ensayo de punción.
Las torres de caída ofrecen un amplio rango de capacidades de energía y velocidad y pueden configurarse para evaluar el comportamiento al impacto de muchos materiales, incluidos plásticos, compuestos, películas delgadas y polímeros, en condiciones de carga impulsiva.
Equipo de ensayo de impacto a tracción con torre de caída
¿Qué materiales pueden ensayarse con torres de caída?
Polímeros y plásticos
- Termoplásticos (p. ej., polietileno, polipropileno, policarbonato)
- Plásticos termoestables (p. ej., epoxi, resina fenólica)
- Plásticos de ingeniería (p. ej., PEEK, nailon, ABS, PTFE)
- Bioplásticos y plásticos biodegradables (p. ej., PLA, PHA)
Películas y láminas
- Películas de embalaje (p. ej., PET, LDPE, laminados multicapa)
- Películas separadoras de baterías (p. ej., polietileno o polipropileno microporoso)
- Películas ópticas o para pantallas (p. ej., capas LCD, encapsulantes OLED)
- Láminas metálicas finas (p. ej., aluminio, cobre)
Materiales compuestos
- Polímeros reforzados con fibra, PRF (p. ej., fibra de carbono, compuestos de fibra de vidrio, fibra de aramida como Kevlar)
- Compuestos termoplásticos (p. ej., CF/PEEK, GF/PP)
- Paneles sándwich y materiales de núcleo (p. ej., nido de abeja, núcleo de espuma)
Elastómeros y cauchos
- Cauchos de grado automoción (p. ej., EPDM, SBR, caucho natural)
- Juntas, empaquetaduras y membranas flexibles
- Silicona y elastómeros de grado médico
Textiles y tejidos técnicos
- Tejidos y no tejidos
- Textiles industriales (p. ej., airbags, cinturones de seguridad, tejidos balísticos)
- Geotextiles y membranas de filtración
Materiales para baterías y electrónica
- Materiales para carcasas de baterías (p. ej., envolventes compuestas, chapas metálicas ligeras)
- Adhesivos
- Laminados de placas de circuito impreso y capas de electrónica flexible
Torres de caída en acción
Haga clic en cualquiera de los vídeos siguientes para ver cómo nuestros ingenieros sacan el máximo partido a las torres de caída de la serie 9400 de Instron.
Vea un breve recorrido por el ensayo de impacto a tracción con una torre de caída.
Observe más de cerca cómo preparar el utillaje para el ensayo de impacto a tracción con la torre de caída de la serie 9400.
Descubra cómo se integra la cámara de alta velocidad con la torre de caída de la serie 9400 para capturar cada momento del ensayo de impacto a tracción.
Descubra cómo responden distintos materiales en condiciones de alta velocidad de deformación con nuestra torre de caída de la serie 9400.
Accesorios
El rendimiento de una torre de caída depende de la combinación adecuada de soportes, portapercutores e insertos. Los soportes aseguran probetas de distintas geometrías, mientras que los portapercutores y las masas intercambiables permiten un ajuste preciso de la energía de impacto. El percutor y su inserto definen el perfil de contacto, adaptado a las normas o a requisitos personalizados.
Para aplicaciones avanzadas, los percutores instrumentados con galgas extensométricas o sensores piezoeléctricos registran historiales fuerza-tiempo, lo que permite un análisis más profundo del comportamiento del material. En conjunto, estos accesorios garantizan ensayos flexibles, precisos y conformes con las normas en impacto a tracción, punción, compresión tras impacto y otros métodos.
Para encontrar los mejores accesorios para su aplicación y ver las especificaciones disponibles de cada uno, lea el catálogo de accesorios de la torre de caída.
Recursos imprescindibles
Los sistemas de torre de caída ofrecen a los usuarios una enorme capacidad para reproducir condiciones dinámicas y obtener datos que no estarían disponibles con otras técnicas. Para comprender sus particularidades y aprovechar al máximo su nuevo sistema de torre de caída, ¿por qué no revisar nuestra guía electrónica de torres de caída y otros recursos formativos?
