La guía definitiva para el ensayo de flexión de plásticos ASTM D790
Cómo realizar un ensayo de flexión en plásticos según la norma ASTM D790
Escrito por Kayla Thackeray
La norma ASTM D790 es un método de ensayo para determinar las propiedades de flexión (curvado) de plásticos reforzados y no reforzados, compuestos de alto módulo y materiales de aislamiento eléctrico. Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos de un ensayo de flexión ASTM D790 y le proporcionará una visión general de los equipos de ensayo, el software y las probetas necesarios. Sin embargo, cualquier persona que planee realizar ensayos ASTM D790 no debe considerar esta guía como un sustituto adecuado de la lectura de la norma completa.
¿Es la norma ASTM D790 la adecuada para usted?
La norma ASTM D790 es una de las varias pruebas diseñadas para medir las propiedades de flexión de los plásticos. No está diseñada para medir las propiedades de tracción, y cualquier persona que necesite cuantificar las propiedades de tracción de los materiales plásticos debe consultar la norma ASTM D638. Tenga en cuenta que esta norma no está destinada a determinar la resistencia a la flexión de materiales que no se rompen ni ceden dentro del 5% de deformación. Dichos materiales pueden ser más adecuados para ensayos de flexión de 4 puntos de acuerdo con la norma ASTM D6272.
Diferencias entre las normas ASTM D790 e ISO 178
La norma ASTM D790 es muy similar a la norma ISO 178, aunque difiere en varios puntos clave:
- La norma ISO 178 requiere el uso de un deflectómetro o una corrección de cumplimiento para determinar el módulo. En la norma ASTM D790, esto es solo una recomendación, y el módulo se puede calcular solo mediante el desplazamiento del travesaño.
- Los tamaños de probeta preferidos son diferentes, y debido a que la velocidad de ensayo depende de la profundidad de la probeta, las velocidades de ensayo entre las normas pueden variar. La profundidad preferida de las probetas ASTM D790 es de 3,2 mm. La profundidad preferida para las probetas ISO 178 es de 4 mm.
- La norma ASTM D790 permite solo una velocidad de ensayo, mientras que la norma ISO 178 permite utilizar una segunda velocidad de ensayo (más rápida) después de medir el módulo.
¿Qué mide?
La norma ASTM D790 mide las propiedades de flexión de un material mientras está sometido a una deformación o deflexión por flexión. Este ensayo se realiza en un sistema de ensayo universal utilizando un dispositivo de flexión de tres puntos a una velocidad proporcional a la profundidad de la probeta. El ensayo ASTM D790 se utiliza para determinar las siguientes propiedades mecánicas:
- Módulo tangente: También conocido como módulo de flexión, es la pendiente de la porción lineal inicial de la curva de deflexión de carga y es una medida de la rigidez del material.
- Módulo secante: La pendiente entre el origen y un punto predefinido en la curva de deflexión de carga.
- Módulo de cuerda: La pendiente entre dos puntos predefinidos en la curva de deflexión de carga.
- Resistencia a la flexión: La tensión de flexión máxima obtenida durante un ensayo de flexión.
- Tensión de flexión en la rotura: La tensión de flexión a la que una probeta se rompe durante un ensayo de flexión. Para algunos materiales, la probeta se rompe antes de un límite elástico, en cuyo caso la resistencia a la flexión es igual a la tensión de flexión en la rotura.
Método de ensayo
La norma ASTM D790 describe dos procedimientos de ensayo diferentes destinados a diferentes tipos de material. El procedimiento A, que es el método preferido, emplea una velocidad de deformación de 0,01 mm/mm/min. El procedimiento B emplea una velocidad de deformación de 0,10 mm/mm/min y está destinado a materiales que pueden no romperse con una deformación del 5% si se ensayan a la velocidad más baja. La norma ASTM D790 permite que la medición de la deformación se tome del desplazamiento del travesaño o de las lecturas de un extensómetro, descrito como ensayo de tipo 1 y tipo 2, respectivamente.
La velocidad de ensayo requerida para la norma ASTM D790 se expresa como una función de la luz de apoyo de la probeta, la profundidad de la probeta y la velocidad de deformación. El Expression Builder de Bluehill® Universal permite a los usuarios introducir la velocidad de ensayo como una función en lugar de como un número estático. Después de que el operador del ensayo introduce las medidas de la probeta, el software modificará automáticamente la velocidad de ensayo de acuerdo con la ecuación.
Sistema de pruebas
El ensayo ASTM D790 se puede realizar en una máquina de ensayo universal de sobremesa o de suelo con una variedad de accesorios que se pueden configurar para optimizar su ensayo. Debido a que cada laboratorio tiene diferentes necesidades, hay disponibles varias configuraciones de sistema diferentes.
A continuación, se puede ver una configuración básica de muestra. Esta configuración de ensayo incluye un sistema de ensayo Serie 3400 con un dispositivo de flexión de 3 puntos y sin extensómetro, lo que significa que la deformación en este caso debe medirse mediante el desplazamiento del travesaño (ensayo de tipo 1). Siempre que la deformación se mide a través del desplazamiento del travesaño, se recomienda la corrección de cumplimiento, aunque no es obligatoria. Los bastidores de ensayo de la serie 3400 también se pueden utilizar junto con la extensometría para el ensayo de tipo 2.
| Medición de la deformación |
|---|
Extensómetro sin contacto AVE2 |
Extensómetro automático AUTOX750 |
Extensómetro de pinza de la serie 2630 |
Dispositivos de medición de la deformación
El ensayo de tipo 2 requiere el uso de un dispositivo de medición de la deformación, o extensómetro. La primera y más avanzada opción es un extensómetro de vídeo sin contacto, el AVE2 de Instron. El AVE2 informa de la deformación sin entrar nunca en contacto físico con la probeta ni entrar en el espacio de ensayo. La segunda opción que se muestra a continuación es un extensómetro de contacto automático, el AUTOX750, que aumenta el rendimiento al minimizar el contacto del operador. Por último, un extensómetro de pinza de la serie 2630 es una opción popular para los laboratorios que no requieren un alto rendimiento. Para el ensayo ASTM D790, los tres extensómetros deben utilizarse junto con un deflectómetro 2810-403.
RENDIMIENTO
Para los laboratorios que buscan aumentar su rendimiento, se pueden realizar varias modificaciones en la configuración del sistema. Debido a que el ensayo D790 puede llevar mucho tiempo, las máquinas de ensayo de la serie 6800 multiestación son una opción popular para los laboratorios con altas necesidades de rendimiento. También hay disponibles sistemas de ensayo totalmente automatizados, que están diseñados para incorporar la medición de la probeta, la carga de la probeta, el ensayo, la medición de la deformación y la extracción de la probeta. Estos sistemas pueden funcionar durante horas sin necesidad de interacción del operador y ayudan a reducir la variabilidad debida al error humano.
Especímenes
Las probetas ASTM D790 son de forma rectangular y se moldean, extruyen o cortan a partir de placas u hojas. Las dimensiones de las probetas ASTM D790 dependen del grosor del material, que la norma define como la profundidad de la probeta. Los materiales en láminas con un grosor superior a 3,2 mm tendrán una anchura y una luz proporcionales a su grosor. Los materiales en láminas con un grosor entre 3,2 y 1,6 mm tendrán una anchura de 12,7 mm y una luz definida como el grosor de la probeta X 16. Los materiales en láminas con un grosor inferior a 1,6 mm serán de 50,8 mm X 12,7 mm con una luz de apoyo de 25,4 mm.
Las dimensiones de las probetas para materiales aislantes eléctricos tienen un conjunto diferente de métricas basadas en su grosor nominal. Los materiales moldeados suelen tener 3,2 mm de profundidad, 12,7 mm de ancho y 127 mm de largo. Utilizan una luz de apoyo igual a la profundidad de la probeta X 16. Los compuestos reforzados de alta resistencia deben tener las dimensiones indicadas en la norma para fomentar que el fallo se produzca en las fibras exteriores de la probeta. Cuando se ensayan compuestos y otros materiales anisotrópicos, se debe tener cuidado para asegurar que el fallo se produzca solo debido a las fuerzas acumuladas durante la flexión, y las probetas deben cortarse para asegurar que la dirección de la fibra más fuerte sea la que se está ensayando.
Medición de probetas
Las probetas deben medirse con un micrómetro que esté de acuerdo con la norma ASTM D5947. Se deben tomar tres medidas del ancho y el grosor de la probeta, y se debe informar de su promedio. La función Dispositivo automático de medición de probetas (ASMD) en Bluehill Universal permite a los operadores conectar hasta dos micrómetros o dispositivos de medición al ordenador y hacer que introduzcan la media de las mediciones directamente en el software. Esto elimina las posibilidades de errores de entrada y aumenta la eficiencia.
Dispositivo de flexión
Se utiliza un dispositivo de flexión de tres puntos para la norma ASTM D790. Este dispositivo consta de un punzón de carga unido al travesaño móvil y un miembro fijo con dos soportes de probeta, o yunques, que se pueden ajustar para adaptarse a la distancia de la luz de apoyo de las probetas. La superficie de los yunques y el punzón de carga debe ser cilíndrica y tener un radio de 5 mm a menos que se especifique lo contrario, y la longitud del miembro cilíndrico debe ser mayor que el ancho de la probeta.
El dispositivo de flexión de Instron incluye varias características clave para mejorar la precisión del ensayo. Las unidades de longitud graduadas en la viga de soporte permiten un posicionamiento preciso de los yunques y un fácil centrado del deflectómetro cuando se utilizan dispositivos de deformación. Los dispositivos de flexión de Instron también vienen con brazos de alineación que se pueden ajustar para adaptarse al ancho de la probeta, porque la alineación inconsistente de la probeta puede causar grandes variaciones en los resultados y se debe tener el cuidado adecuado para asegurar que las probetas se alineen consistentemente para cada ensayo.
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.
2810-400 Series Flexure Fixture
The Instron® 2810 Series Flexure Fixture allows a variety of flexural tests to be performed, including determination of flexural modulus, flexural strength, and flexural yield strength.
Extensómetro de vídeo sin contacto AVE 2
La segunda generación del extensómetro de vídeo avanzado (AVE 2) utiliza la tecnología de medición de deformación sin contacto más rápida y precisa disponible en el mercado.
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.
Plastics Testing Solutions Brochure
The Plastics Testing Solutions brochure is a 40-page, applications-focused, and standards-based brochure. Important standards such as ISO 527-1, -2, -3, ISO 11443, ISO 75, ASTM D638, Astm D3835, are covered in a detailed testing challenge and solution format. The brochure addresses the most prominent and widely-used standards in the materials testing industry for plastics. Test types such as Impact, Rheology, Thermo-Mechanical, Specimen Preparation, Mechanical Testing, Dynamic/fatigue, and Hardness are described in great detail.
