Guida definitiva ai test di resistenza allo strappo ASTM D624 di gomma ed elastomeri

Come eseguire un test di resistenza allo strappo su gomme vulcanizzate ed elastomeri termoplastici

Scritto da Kayla Thackeray 

L’ASTM D624 è un metodo di test comune utilizzato per determinare la resistenza allo strappo della gomma vulcanizzata e degli elastomeri termoplastici. A causa delle forme del campione spesso utilizzate, questo test è talvolta chiamato test a pantaloni, ad angolo o a mezzaluna. Questa guida è progettata per introdurvi agli elementi di base di un test ASTM D624 e fornirà una panoramica delle attrezzature per test, del software e dei campioni necessari. Tuttavia, chiunque abbia intenzione di condurre test ASTM D624 non dovrebbe considerare questa guida un sostituto adeguato per leggere la norma completa.

ASTM D624

ASTM D624 è la norma giusta per me?

ASTM D624 fornisce risultati simili a ISO 34, un altro test comune che misura la resistenza allo strappo dei materiali elastomerici. Anche se le organizzazioni ASTM e ISO stanno attualmente lavorando per diminuire le differenze tra queste due norme, i risultati non possono ancora essere considerati comparabili e bisogna fare attenzione ad assicurarsi che venga utilizzato la norma corretta di test per una data applicazione. ASTM D624 è destinato a misurare solo la resistenza allo strappo: chiunque cerchi di determinare le proprietà a trazione degli elastomeri dovrebbe fare riferimento ad ASTM D412.

Sistema di test

I test secondo ASTM D624 possono essere eseguiti su un sistema di test universale da tavolo (colonna doppia) o a colonna singola grazie alla sua bassa corsa della traversa. I laboratori che testano secondo ASTM D624 stanno generalmente eseguendo anche test di trazione secondo ASTM D412 e per comodità spesso usano lo stesso sistema di test per entrambi. Poiché la forza massima applicata durante i test di strappo degli elastomeri è significativamente inferiore alla forza massima applicata durante i test di trazione degli elastomeri, possono essere utilizzate celle di carico di capacità diverse. Tuttavia, una cella di carico della serie 2580 può ospitare entrambi i tipi di test per la maggior parte delle applicazioni, grazie alla loro eccezionale gamma di forza e precisione. Le celle di carico della serie 2580 di Instron’sono progettate per i sistemi di test dellaserie 6800 di

Il software è un elemento critico di qualsiasi sistema di test e può semplificare notevolmente il processo di test. Bluehill Universal è precaricato con tutti le norme previste ASTM e ISO più comuni, comprese ASTM D624, ASTM D412 e ISO 34.

Bluehill Universal Metodo di test ASTM D624

Soluzioni di presa

I migliori tipi di prese da usare per ASTM D624 sono quelli che forniscono una pressione costante come le prese pneumatiche ad azione laterale o le prese a rullo autoserranti. Entrambe queste prese eviteranno di scivolare durante il test e consentiranno un rapido inserimento del campione. Per alcuni materiali, si possono usare delle prese a vite di base. Un elemento importante del test ASTM D624 è quello di allineare i campioni verticalmente e nella stessa posizione per ogni test. Poiché i test di strappo sono noti per produrre un'ampia diversità di risultati, è importante eliminare il maggior numero possibile di variabili. Le prese pneumatiche ad azione laterale hanno il vantaggio, rispetto ad altre prese, di aiutare ad allineare il campione. È anche importante accoppiare le prese con le facce delle ganasce per facilitare l'allineamento visivo: le facce delle ganasce devono essere della stessa larghezza del campione.

Per allineare correttamente il vostro campione, impostate la posizione iniziale della traversa in modo tale che il bordo superiore e inferiore del campione si allinei con il bordo superiore della faccia della ganascia sulla presa superiore e il bordo inferiore della faccia della ganascia sulla presa inferiore. Ciò assicurerà che il centro del campione sia allineato con il centro della separazione della presa.

2712-041
Modello 1 kN | 2712-041
2713-002
Modello 5 kN | 2713-002
Campioni

Quando si esegue il test conformemente alla presente norma, il campione viene prima intaccato o tagliato, provocando uno strappo in quell’area che diventa il sito di concentrazione dello stress. L’ASTM D624 include due diverse definizioni per la resistenza allo strappo in base al tipo di campione che viene testato.

In questa norma vengono descritti 5 campioni di test accettabili: Tipi A, B, C, T e CP. Quando si testano campioni di tipo A, B o C, la resistenza allo strappo è definita come la forza massima divisa per lo spessore del campione. Quando si testano campioni di tipo T o CP, la resistenza allo strappo è la forza media o mediana della porzione di curva generata durante lo strappo del campione divisa per lo spessore del campione. Si usa la media o la mediana a seconda del tipo di curva di stress/deformazione generata dal materiale testato.

Il test di strappo degli elastomeri è particolarmente importante perché la maggior parte degli elastomeri che si rompono o falliscono nella loro applicazione prevista lo fa a causa dell'inizio e del diffondersi di uno strappo. I cinque diversi tipi di campioni nei test ASTM D624 forniscono una varietà di opzioni per le geometrie e le concentrazioni di stress che potrebbero portare all'inizio di uno strappo in un'applicazione del mondo reale. I risultati di questo test non sono destinati a quantificare la resistenza allo strappo di un materiale in servizio, ma semplicemente a capire come si comporta nelle condizioni di test specificate.

I campioni di tipo A, B, C e T dovrebbero essere tutti preparati usando una matrice di taglio secondo le dimensioni della specifica. I campioni di tipo CP dovrebbero essere sagomati. Per i tipi A e B, si dovrebbe usare anche un dispositivo di incisione o una matrice per eseguire il piccolo taglio.

Poiché i risultati di questo test dipendono in gran parte dallo spessore del campione, è fondamentale assicurarsi di misurare con precisione il campione utilizzando un micrometro in conformità con la norma ASTM D3767. L’ASTM D3767 specifica i requisiti di tolleranza e precisione del dispositivo di misurazione del campione, insieme alla geometria della superficie di contatto e la forza che viene esercitata sul campione durante la misurazione. L'accuratezza del dispositivo di misurazione dei campioni è spesso trascurata e può avere un'influenza significativa sui risultati dei vostri test. Per un flusso di lavoro ininterrotto, optate per un dispositivo di misurazione automatica dei campioni che inserirà le dimensioni necessarie nel vostro software di test.

Camera ambientale

Gli elastomeri testati secondo la norma ASTM D624 sono spesso destinati a un uso futuro in condizioni non ambientali. Poiché le condizioni ambientali rivestono un grande impatto sulla resistenza allo strappo degli elastomeri, si deve prestare attenzione a garantire che le condizioni di test imitino quelle dell'applicazione finale prevista. La velocità di test, la temperatura, l'umidità, le dimensioni del campione e le condizioni preliminari hanno tutti effetti notevoli sui risultati del test e devono essere controllati affinché il test produca dati utili. Per garantire che questi elementi simulino l'applicazione dell’uso finale del materiale, l’ASTM D624 è spesso eseguita all'interno di una camera ambientale dove possono essere utilizzati il riscaldamento o il raffreddamento (LN2 o CO2).

Le camere ambientali della serie 600 di Instron permettono agli operatori di monitorare la temperatura all'interno della camera per tutta la durata del test. Inoltre, il tempo e la temperatura di ammollo possono essere impostati all'interno di Bluehill Universal per garantire che tutti i campioni siano condizionati in modo appropriato prima dell'inizio del test.

Produttività

Per i laboratori che cercano di aumentare la loro produttività, possono essere apportate diverse modifiche alla impostazione del sistema. I dispositivi di misurazione automatica dei campioni e le prese pneumatiche aumentano l'efficienza del test riducendo la quantità di input manuale necessario per l'operatore del test. Anche se il tempo di test per ASTM D624 è generalmente basso, i laboratori che testano anche secondo ASTM D412 potrebbero voler aumentare la quantità di campioni testati al giorno. In questo caso, i telai di test multistazione possono fornire la migliore produttività perché l'operatore può eseguire fino a cinque test simultaneamente. Sono disponibili anchesistemi di test completamente automatizzati, progettati per incorporare la misurazione del campione, il carico del campione, il test e la rimozione. Questi sistemi possono funzionare per ore senza richiedere alcuna interazione da parte dell'operatore e favoriscono la riduzione della variabilità dovuta all'errore umano. Inoltre, questi sistemi contribuiscono a ridurre la variabilità dovuta all'errore umano.

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I sistemi di test universali della serie 6800 di Instron offrono precisione e affidabilità impareggiabili. Grazie alla serie 6800, costruita sulla base di un’architettura di sistema in attesa di brevetto e dotata delle nuovissime funzionalità Smart-Close Air Kit e Collision Mitigation, i test dei materiali non sono mai stati così semplici, intelligenti e sicuri.

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Serie 3400 - Soluzioni per test convenienti

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Prese pneumatiche ad azione laterale serie 2712-04x

Le prese pneumatiche ad azione laterale forniscono una soluzione versatile per la presa di una vasta gamma di materiali. Capacità nominali tra 1 e 10 kN.

Camere ambientali serie 3119-600

La camera ambientale serie 3119-600 consente ai laboratori di eseguire test sicuri ed efficienti a una vasta gamma di temperature non ambientali. 

Prese a rullo autobloccanti serie 2713-002, 004

Le prese autobloccanti sono progettate principalmente per i test di precisione di elastomeri e altri materiali flessibili che mostrano una grande riduzione dell’area della sezione trasversale sotto carico. Gamma di temperatura: da -20  °C a 150  °C (da -4 °F a 300 °F)