Guía completa sobre la norma ISO 178
Cómo realizar un ensayo de flexión en plásticos según ISO 178
Escrito por Daniel Caesar
Debido a su bajo costo, peso ligero, resistencia a la corrosión y versatilidad general, los plásticos establecieron una presencia significativa en muchas industrias diferentes. Es importante determinar las propiedades materiales de los plásticos a fin de caracterizar su comportamiento esperado en aplicaciones del mundo real. Una propiedad importante es la relación entre el esfuerzo y la deformación cuando una muestra de plástico se curva o flexiona: en otras palabras, las propiedades de flexión del material. Para regular un método internacionalmente estandarizado para determinar esta propiedad, la Organización Internacional de Normalización (International Organization for Standardization, ISO) desarrolló la norma ISO 178.
Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos del ensayo de flexión de la norma ISO 178, y le ofrecerá un resumen del equipo de ensayo, los especímenes y los resultados contenidos en la norma. Sin embargo, cualquier persona que planifique realizar el ensayo que cumpla con la norma ISO 178 no debe considerar esta guía como un sustituto de la norma completa.
¿Qué mide?
La norma ISO 178 es un método de ensayo para determinar las propiedades de flexión de plásticos rígidos y semirrígidos al ejecutar un ensayo de flexión de tres puntos en una maquina universal de ensayos. Un ensayo de flexión de tres puntos aplica fuerza en el punto medio de un espécimen rectangular, que está soportado libremente en cada extremo. La fuerza aplicada se mide con una celda de carga y la deflexión resultante se mide mediante el desplazamiento de cruceta del sistema (con resultados corregidos para cumplimiento del sistema) o mediante un dispositivo de medición directa de la deformación. Hay cuatro tipos de ensayo descritos en la norma ISO 178, cada uno especifica un método de medición de deflexión (por ej., mediante cruceta o transductor de deformación directo) y un requisito de precisión de calibración asociado.
El tipo de ensayo según la norma ISO 178 que realiza un laboratorio está indicado en los requisitos del cliente, ya sean internos, como un laboratorio de Investigación & Desarrollo, o externos, como un laboratorio de ensayos de terceros. Es importante garantizar la identificación y aceptación del cliente de los requisitos específicos de su laboratorio antes de comprar equipo de ensayo y ejecutar ensayos.
¿La norma ISO 178 responde a sus necesidades?
La norma ISO 178 es muy similar a la norma ASTM D790, aunque difiere en varios puntos clave:
- la norma ISO 178 requiere el uso de un deflectómetro o corrección de cumplimiento para determinar el módulo. La norma ASTM D790 permite que el módulo se calcule mediante desplazamiento de cruceta solamente.
- Los tamaños preferidos del espécimen son diferentes y, como la velocidad del ensayo depende de la profundidad del espécimen, las velocidades del ensayo entre las normas pueden variar. La profundidad preferida para especímenes de la norma ISO 178 es 4 mm, mientras que la profundidad preferida de los especímenes de la norma ASTM D790 es 3,2 mm.
- La norma ASTM D790 solo permite una velocidad de ensayo, mientras que la norma ISO 178 permite el uso de una segunda velocidad (más rápida) de ensayo después de medir el módulo.
Especímenes
Los especímenes de la norma ISO 178 están fabricados con láminas según la ISO 2818 o se preparan mediante compresión o molde a inyección según las ISO 293/295 o ISO 294-1/10724-1, respectivamente. Las dimensiones preferidas del espécimen son las siguientes:
- Longitud: 80 mm (±2)
- Ancho: 10 mm (±0,2)
- Grosor: 4 mm (±0,2)
Si no se alcanzan las dimensiones preferidas, la norma ISO 178 ofrece anchos alternativos según el grosor del espécimen. Si el material es anisotrópico, se ensayarán ambas direcciones.
Procedimiento
El ensayo de la norma ISO 178 generalmente se realiza en sistemas universales de ensayo de mesa debido al requisito relativamente bajo de capacidad de fuerza. La máquina de ensayo debe ser capaz de mantener una velocidad uniforme de ensayo entre 1 y 500 mm/min dentro de las tolerancias especificadas en la norma. Todos los modelos de máquinas de ensayo serie 3400 y serie 6800 cumplen con los requisitos de precisión de velocidad necesarios. El dispositivo de medición de fuerza, o celda de carga, debe cumplir con la Clase 1 de la norma ISO 7500-1 sobre el rango de fuerzas que se informarán. Es importante garantizar que su laboratorio conozca las fuerzas mínima y máxima del ensayo a fin de seleccionar una celda de carga con una capacidad de fuerza y rango de verificación adecuados.
Extensómetro
La norma ISO 178 permite el uso de diferentes sistemas de medición de la deflexión según los resultados deseados y las precisiones asociadas. Desde la menor a la mayor precisión, los tipos de medición de deflexión permitidos son desplazamiento de cruceta, desplazamiento de cruceta con corrección de cumplimiento y uso de un dispositivo de medición directa de deformación. Antes de la actualización de 2010 de la norma ISO 178, los errores de precisión en la medición de la deflexión no podían superar el 1 % del valor. Sin embargo, desde la actualización de 2010, los operadores deben usar un deflectómetro Clase 1 según la norma ISO 9513, o usar un software capaz de eliminar el cumplimiento de máquina de los resultados.
Cualquiera sea la precisión de deflexión que requiere su laboratorio, Instron tiene una solución para lograrla. Todos los marcos de ensayo serie 3400 y serie 6800, equipados con software Bluehill® Universal, pueden medir la deflexión de la cruceta con o sin corrección de cumplimiento. Instron también ofrece una gama de soluciones para la medición directa de la deformación. Una solución común es un extensómetro acoplable montado en un émbolo, o deflectómetro. Las soluciones más avanzadas y de mayor productividad incluyen el AutoX750 y el extensómetro de video avanzado (AVE2).
El dispositivo de medición de deflexión, similar a la celda de carga del sistema, también debe verificarse en relación con el rango operado de los resultados informados. En especial, el módulo de flexión se calcula a deflexiones excepcionalmente pequeñas (por debajo de 0,1 mm). Es útil identificar los desplazamientos mínimo y máximo del ensayo para poder instruir correctamente al proveedor de verificación.
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 dispositivos de alineación de espécimen incrementan la productividad del ensayo al reducir la cantidad de ingresos de datos manuales realizados por el operador del ensayo. También hay disponibles sistemas de ensayo completamente automáticos, como el AT3 y AT6 de Instron, 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.
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.
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.
