Ensayo de tracción ASTM F2516 de materiales superelásticos de níquel-titanio (nitinol)
ASTM F2516 especifica el método de ensayo estándar para evaluar las propiedades de tracción de los materiales superelásticos de níquel-titanio (Nitinol). A diferencia de los materiales convencionales, el Nitinol exhibe un comportamiento único: su estructura cambia en respuesta a los cambios de temperatura y al aplicar tensión mecánica.
Esto da como resultado perfiles de tensión-deformación distintos durante la carga y la descarga. Para capturar este comportamiento correctamente, la norma ASTM F2516 mide tanto la resistencia del plateau superior como la inferior, en lugar de una única límite elástico.
La prueba consiste en estirar el material en tensión hasta un 6% de deformación, descargarlo hasta un valor inferior a 7 MPa y, a continuación, tirar de él hasta la rotura, lo que proporciona una visión completa de su rendimiento mecánico.
¿PARA QUÉ SE UTILIZA EL NITINOL?
Las propiedades únicas del Nitinol lo hacen invaluable en el campo biomédico. Se utiliza comúnmente para fabricar stents, arcos dentales, guías de catéteres, dispositivos de fijación de fracturas y fórceps de biopsia.
Una de las características más notables del Nitinol es su memoria de forma: cuando se forma a una temperatura específica, "recuerda" esa forma. Si se enfría, se puede remodelar, pero una vez que se recalienta a su temperatura original, vuelve automáticamente a su forma inicial. Este comportamiento es especialmente útil en el diseño de stents. Los stents fabricados con Nitinol pueden compactarse para facilitar su administración a través de los vasos sanguíneos y, a continuación, expandirse a su forma cilíndrica prevista una vez que alcanzan la temperatura corporal.
El Nitinol también se utiliza ampliamente en ortodoncia. Los aparatos fabricados con alambre de Nitinol desplazan gradualmente los dientes hasta su alineación utilizando el calor de la boca para activar el efecto de memoria del alambre. A diferencia de los aparatos tradicionales, los alambres de Nitinol mantienen una presión constante y requieren menos ajustes, lo que mejora la comodidad del paciente y la eficacia del tratamiento.
CONFIGURACIÓN DE LA PRUEBA
La norma ASTM F2516 se suele llevar a cabo utilizando bastidores de prueba de doble columna, como los sistemas de ensayo universales de la serie 6800 de Instron, que ofrecen la precisión y el control necesarios para los materiales superelásticos. Generalmente, una célula de carga de 5 kN es adecuada para la mayoría de las muestras de Nitinol.
Un método de ensayo ASTM F2516 preconfigurado está disponible dentro del módulo de aplicaciones biomédicas de Bluehill Universal y requiere el módulo TestProfiler para ejecutar la secuencia de ensayo completa.
| Configuración de la prueba ASTM F2516 | |
|---|---|
| 1) | Sistema de ensayo universal de la serie 6800 |
| 2) | Software Bluehill Universal |
| 3) | Célula de carga de la serie 2580 |
| 4) | Mordazas neumáticas para cordones e hilos 2714-005 |
MORDAZAS Y SUJECIONES
La selección de la mordaza para las pruebas ASTM F2516 depende del diámetro de la muestra. Las mordazas neumáticas para cordones e hilos son ideales para diámetros más pequeños, ya que ofrecen una sujeción segura y suave. Para muestras más grandes, las mordazas neumáticas de acción lateral con caras serradas proporcionan una fuerza de sujeción constante durante toda la prueba para evitar el deslizamiento.
Modelo de 1 kN | N.º de catálogo 2712-041
MEDICIÓN DE LA DEFORMACIÓN
La medición de la deformación en los ensayos ASTM F2516 depende del diámetro del alambre de Nitinol. Para probetas de 0,2 mm o menos, la deformación se puede medir con precisión utilizando el desplazamiento del travesaño. Para alambres de más de 0,2 mm, se requiere un extensómetro de clase C. Entre las opciones más populares se encuentran el extensómetro de contacto automático AutoX750 de Instron y el extensómetro de vídeo avanzado AVE3, ya que los dispositivos tradicionales de pinza pueden introducir errores debido a su peso e interacción con probetas delicadas.
Además, el diámetro de la probeta y la longitud calibrada determinan la velocidad de ensayo adecuada. Para simplificar la configuración, se puede utilizar el Generador de expresiones en Bluehill Universal para ajustar automáticamente la velocidad de ensayo en función de los parámetros de la probeta para cumplir con la norma.
El control de la temperatura también es fundamental. Las pruebas deben realizarse a una temperatura de al menos 5 °C por encima de la temperatura de transformación final austenítica del material para garantizar que el Nitinol esté completamente en su fase austenítica. Las pruebas por debajo de este umbral pueden provocar una transformación de fase parcial, lo que compromete la precisión de los resultados.
Catálogo de sistemas de ensayo Serie 6800 Premier
Los sistemas de ensayo universales Serie 6800 de Instron proporcionan una precisión y fiabilidad sin igual. Construida sobre una arquitectura de sistema Operator Protect pendiente de patente, con un kit Smart-Close totalmente nuevo y funciones de mitigación de colisiones, la Serie 6800 hace que los ensayos de materiales sean más sencillos, limpios y seguros que nunca.
Serie 3400 – Soluciones de ensayo asequibles
Sistemas de ensayo universales Instron Serie 3400 para ensayos de tracción, compresión, flexión y otras propiedades de los materiales.
Folleto de Bluehill Universal
Bluehill Universal es el software avanzado de Instron para ensayos de materiales, diseñado para una interacción táctil intuitiva y flujos de trabajo optimizados. Ofrece métodos de ensayo precargados, QuickTest para una configuración rápida, exportación de datos mejorada e Instron Connect para una comunicación directa con el servicio técnico. Los usuarios de Bluehill 2 y Bluehill 3 pueden actualizar fácilmente a la última versión para mejorar el rendimiento y la usabilidad.
TestProfiler Module Data Sheet
The TestProfiler module in Bluehill® 3 Software contains functionality that helps design engineers perform faster, precise design validation, allowing companies to dramatically reduce the time to market for new products. Also ideal for performing component quality testing commonly used with customers testing foam and spring, and for performing proof-loading tests.
2714-005 Pneumatic Cord and Yarn Grips
Pneumatic cord and yarn grips provide a convenient method for clamping fiber, cord, yarns and fine wires to reduce the problem associated with testing these materials. Rated capacity 1 kN.
AVE3 Advanced Video Extensometer
The AVE3 Advanced Video Extensometer offers precision strain measurement for tensile, compression, and bend tests without the need for multiple clip-on devices.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.
