Ensayo de flexión de plásticos según ASTM D790
Cómo realizar un ensayo de flexión en plásticos no reforzados y reforzados según ASTM D790
ASTM D790 es un método de ensayo normalizado que se utiliza para determinar las propiedades a flexión (doblado) de plásticos reforzados y no reforzados, compuestos de alto módulo y materiales de aislamiento eléctrico.
Esta guía ofrece una visión general de los elementos clave implicados en un ensayo de flexión ASTM D790, incluidos el equipo de ensayo, el software y los requisitos de las probetas. Sin embargo, no sustituye a la norma ASTM D790 oficial. Cualquier persona que tenga previsto realizar este ensayo debe consultar la norma completa para obtener instrucciones detalladas y requisitos de conformidad.
¿Es ASTM D790 la norma adecuada para usted?
ASTM D790 es una de varias normas utilizadas para medir las propiedades a flexión de los plásticos.
No está destinada a ensayos de tracción. Si necesita determinar las propiedades a tracción de materiales plásticos, consulte ASTM D638.
Además, ASTM D790 no se aplica a materiales que superen el 5% de deformación sin romperse ni fluir. Para esos materiales, puede ser más adecuado un ensayo de flexión a 4 puntos conforme a ASTM D6272 o un ensayo de tracción según ASTM D638.
Encuentre información sobre otras aplicaciones en nuestra base de conocimientos sobre ensayos de plásticos.
Diferencias clave entre ASTM D790 e ISO 178
Aunque ASTM D790 e ISO 178 miden ambas las propiedades a flexión, existen varias diferencias importantes:
Cálculo del módulo
ISO 178 exige el uso de un deflectómetro o de una corrección de conformidad para determinar el módulo. En ASTM D790, esto es solo una recomendación: el módulo puede calcularse únicamente a partir del desplazamiento del travesaño.
Dimensiones de la probeta y velocidad de ensayo
Los tamaños de probeta preferidos difieren entre las normas, lo que afecta a la velocidad de ensayo.
- ASTM D790: profundidad de probeta preferida = 3,2 mm
- ISO 178: profundidad de probeta preferida = 4 mm
Dado que la velocidad de ensayo depende de la profundidad de la probeta, las velocidades pueden variar entre ambas normas.
Opciones de velocidad de ensayo
ASTM D790 solo permite una velocidad de ensayo, mientras que ISO 178 permite una segunda velocidad de ensayo, más rápida, después de medir el módulo.
¿Qué mide ASTM D790?
ASTM D790 mide las propiedades a flexión de un material mientras está sometido a una deformación o deflexión por doblado. Este ensayo se realiza en un sistema de ensayos universal utilizando un útil de flexión a tres puntos a una velocidad proporcional a la profundidad de la probeta.
Los ensayos ASTM D790 se utilizan para determinar las siguientes propiedades mecánicas:
- Módulo tangente: también conocido como módulo de flexión, es la pendiente de la parte lineal inicial de la curva carga-deflexión y es una medida de la rigidez del material.
- Módulo secante: la pendiente entre el origen y un punto predefinido en la curva carga-deflexión.
- Módulo de cuerda: la pendiente entre dos puntos predefinidos en la curva carga-deflexión.
- Resistencia a flexión: la tensión máxima a flexión obtenida durante un ensayo de doblado.
- Tensión a flexión a rotura: la tensión a flexión a la que una probeta se rompe durante un ensayo de doblado. En algunos materiales, la probeta se rompe antes de un límite elástico; en ese caso, la resistencia a flexión es igual a la tensión a flexión a rotura.
Velocidades de ensayo
La velocidad de ensayo requerida para ASTM D790 se expresa como una función de la luz entre apoyos de la probeta, la profundidad de la probeta y la tasa de deformación, utilizando la siguiente ecuación para determinar la velocidad del travesaño.
- R = velocidad de movimiento del travesaño (mm/min)
- L = luz entre apoyos (mm)
- d = profundidad de la probeta (mm)
- Z = tasa de deformación de la fibra exterior (mm/mm/min)
Tasa de deformación de la fibra exterior (Z):
- Procedimiento A: 0,01 mm/mm/min
- Procedimiento B: 0,1 mm/mm/min
Se prefiere el procedimiento A, pero si no se produce una rotura en el material antes de 0,05 mm/mm, se utiliza el procedimiento B.
Consejo de ensayo: La función 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 introduzca las medidas de la probeta, el software modificará automáticamente la velocidad de ensayo según la ecuación.
Dimensiones y preparación de las probetas
Las probetas ASTM D790 son rectangulares y pueden moldearse, extruirse o cortarse a partir de placas o láminas. Las dimensiones dependen del espesor del material, que la norma define como la profundidad de la probeta.
- Materiales en lámina < de 1,6 mm de espesor: Dimensiones: 50,8 mm x 12,7 mm; luz entre apoyos = 25,4 mm
- Materiales en lámina de 1,6 mm - 3,2 mm de espesor: Anchura = 12,7 mm; luz entre apoyos = espesor x 16
- Materiales en lámina > de 3,2 mm de espesor: Anchura y luz proporcionales al espesor
- Materiales aislantes eléctricos: Las dimensiones varían en función del espesor nominal
- Materiales moldeados: Normalmente 3,2 mm de espesor, 12,7 mm de anchura y 127 mm de longitud; luz entre apoyos = espesor x 16
Para compuestos reforzados de alta resistencia, siga las directrices de dimensiones de la norma para garantizar que el fallo se produzca en las fibras exteriores de la probeta.
Importante: Al ensayar compuestos y otros materiales anisotrópicos, las probetas deben cortarse de modo que se ensaye la dirección de fibra más resistente. Debe tenerse cuidado para garantizar que el fallo se produzca únicamente debido a las fuerzas acumuladas durante la flexión.
Requisitos de medición de probetas
Las probetas deben medirse con un micrómetro que cumpla con ASTM D5947. Para mayor precisión, realice tres mediciones tanto de la anchura como del espesor y, a continuación, informe del valor medio.
Consejo de ensayo: La función Automatic Specimen Measuring Device (ASMD) de Bluehill Universal agiliza este proceso. Admite hasta dos micrómetros u otros dispositivos de medición conectados directamente al ordenador. Esto permite introducir automáticamente la medición media, reduciendo los errores de introducción manual de datos y mejorando la eficiencia general.
Sistema de pruebas
Los ensayos ASTM D790 pueden realizarse en una máquina de ensayos universal de sobremesa o de suelo equipada con diversos accesorios para optimizar su proceso de ensayo. Dado que cada laboratorio tiene requisitos únicos, hay disponibles múltiples configuraciones del sistema.
La configuración básica de ejemplo que se muestra a continuación incluye un sistema de ensayos universal de la serie 3400 con un útil de flexión a 3 puntos y sin extensómetro. En esta configuración, la deformación se mide mediante el desplazamiento del travesaño, lo que se considera un ensayo de tipo 1.
Nota: Los sistemas de la serie 3400 pueden combinarse con un extensómetro para ensayos de tipo 2, si es necesario.
Siempre que la deformación se mida mediante el desplazamiento del travesaño, se recomienda la corrección de conformidad para mejorar la precisión, aunque no es obligatoria.
Configuración básica del sistema de ensayo para ASTM D790
Opciones avanzadas del sistema de ensayo
El sistema de ensayos universal de la serie 6800 es una opción más avanzada y eficiente para usuarios que desean una mayor repetibilidad y un mayor rendimiento. Aunque este sistema también puede utilizarse para ensayos de tipo 1, lo más habitual es que se utilice para ensayos de tipo 2, que se basan en un extensómetro y un deflectómetro para proporcionar un informe de deformación más preciso.
Configuración avanzada del sistema de ensayo para ASTM D790
Medición de la deformación en ensayos ASTM D790
ASTM D790 permite medir la deformación de dos maneras:
- Ensayo de tipo 1: La deformación se calcula a partir del desplazamiento del travesaño.
- Ensayo de tipo 2: La deformación se mide mediante un extensómetro.
Para ensayos de tipo 2, necesitará uno de los siguientes tipos de extensómetro:
- Extensómetro de vídeo sin contacto - Mide la deformación sin contactar físicamente con la probeta ni entrar en el espacio de ensayo. Consulte el AVE3 Advanced Video Extensometer de Instron.
- Extensómetro de pinza - Longitudes de galga fijas y capacidades de recorrido que varían según el dispositivo; requiere fijación manual a la probeta. Consulte los extensómetros axiales de pinza de Instron.
Importante: Cada extensómetro indicado anteriormente debe utilizarse con un deflectómetro (n.º de catálogo 2810-403) para una medición precisa de la deformación.
Dispositivo de flexión
Para ASTM D790 se utiliza un útil de flexión a tres puntos. Este útil consta de un punzón de carga unido al travesaño móvil y un elemento fijo con dos apoyos de probeta, o yunques, que pueden ajustarse para adaptarse a la distancia de la luz entre apoyos de las probetas.
La superficie de los yunques y del punzón de carga debe ser cilíndrica y tener un radio de 5 mm, salvo que se especifique lo contrario, y la longitud del elemento cilíndrico debe ser mayor que la anchura de la probeta.
El útil de flexión a tres puntos de 5 kN de Instron incluye varias características clave para mejorar la precisión del ensayo:
- Unidades de longitud graduadas en la viga de apoyo para posicionar con precisión los yunques y centrar fácilmente el deflectómetro al utilizar dispositivos de deformación.
- Brazos de alineación que pueden ajustarse para adaptarse a la anchura de la probeta.
Una alineación inconsistente de las probetas puede provocar grandes variaciones en los resultados, por lo que debe prestarse la debida atención para garantizar que las probetas se alineen de forma consistente en cada ensayo.
Mejora del rendimiento
Para los laboratorios que buscan aumentar su rendimiento, pueden realizarse varias modificaciones en la configuración del sistema. Dado que los ensayos ASTM D790 pueden llevar mucho tiempo, las máquinas de ensayo Multi-Station de la serie 6800 son una opción popular para laboratorios con necesidades de alto rendimiento. También hay disponibles sistemas de ensayo totalmente automatizados, diseñados para incorporar la medición de probetas, la carga de probetas, el ensayo, la medición de la deformación y la retirada de probetas. Estos sistemas pueden funcionar durante horas sin requerir ninguna interacción del operador y ayudan a reducir la variabilidad debida al error humano.
Cambios recientes en ASTM D790
La última versión de la norma ASTM D790 se publicó en 2017. Difiere de la versión anterior, 2015E2, en varios aspectos:
- El requisito de verificación para ensayos de tipo 1 (desplazamiento del travesaño) se cambió de un sistema de clase D a un sistema de clase B según ASTM E2309.
- La norma para el aparato de tipo 2 (deflectómetro y extensómetro) se cambió de la clase B a la clase B-2.
- Se añadieron la nota 10 y el apéndice XI a la norma para explicar qué es la corrección de cumplimiento y cómo aplicarla.
Preguntas frecuentes
La norma ASTM D790 requiere el uso de un dispositivo de flexión de 3 puntos con un radio del punzón de carga de 5 mm +/- 0,1 mm. Es fundamental que el dispositivo inferior tenga una distancia entre apoyos ajustable para adaptarse a diferentes tamaños de probeta.
Sobre el revisor
Sammi Sawdey
Sammi Sawdey es ingeniera de aplicaciones sénior en Instron, especializada en pruebas de plásticos y caracterización de materiales. Con una profunda experiencia en metodologías de pruebas estáticas, asesora a clientes de una amplia gama de industrias sobre cómo optimizar sus sistemas de prueba para lograr precisión, eficiencia y cumplimiento. El papel de Sammi requiere un compromiso continuo con las últimas normas ASTM e ISO, las tendencias emergentes de la industria y las mejores prácticas, lo que le permite guiar a los clientes hacia resultados de prueba fiables y de alta calidad.
Recursos
- Folleto de soluciones de ensayo de plásticos
- Hoja de datos del dispositivo de flexión serie 2810-400
- Hoja de datos del extensómetro de vídeo avanzado AVE3
- Folleto de sistemas de ensayo Premier serie 6800
- Folleto de sistemas de ensayo universales serie 3400
- Folleto de Bluehill Universal
- Catálogo Instron: Accesorios para ensayos de materiales
