Propriedades de Tração de Plásticos ASTM D638
Um Guia Completo para Realizar um Ensaio de Resistência à Tração em Plásticos conforme a ASTM D638
Escrito por: Sammi Sawdey
Editado por: Nick Erickson
Revisado por: Frank Lio
Atualizado em: 11 de março de 2026
A ASTM D638 é uma das normas de ensaio mais amplamente utilizadas para avaliar as propriedades de tração de plásticos reforçados e não reforçados, fornecendo a fabricantes e engenheiros de materiais uma metodologia confiável para assessoria de desempenho mecânico e garantia da qualidade do produto. À medida que o uso global de plásticos continua a crescer, compreender a resistência à tração, o alongamento e o módulo é essencial para selecionar os materiais corretos e manter a conformidade com as especificações da indústria.
Este guia abrangente explica as principais medições e cálculos definidos na ASTM D638, compara o método com normas de tração relacionadas, detalha os tipos de corpos de prova e requisitos de preparação, e descreve o equipamento de ensaio — de garras e extensômetros a sistemas totalmente automatizados — necessário para obter resultados precisos e repetíveis. Também inclui respostas a perguntas frequentes para ajudar os usuários a realizar ensaios ASTM D638 com confiança.
Encontre informações sobre outras aplicações em nossa base de conhecimento sobre ensaios de plásticos.
Principais Medições na ASTM D638
De acordo com a ASTM D638, uma força de tração é aplicada usando uma máquina universal de ensaios — a velocidades de ensaio que variam de 1 a 500 mm/min — até que o corpo de prova sofra escoamento ou ruptura.
O Escoamento é definido como o ponto em que o material transita da região de deformação elástica para a deformação plástica. Em outras palavras, o ponto em que o material começa a se deformar permanentemente sob tensão.
Embora a ASTM D638 cubra uma gama de propriedades de tração, as seguintes são tipicamente relatadas:
- Resistência à Tração – A tensão máxima atingida pelo material.
- Módulo de Elasticidade – Uma medida de rigidez, refletindo o quanto um material se deforma em resposta à tensão antes do escoamento.
- Alongamento – A alteração no comprimento de referência em relação ao comprimento de referência original até que o corpo de prova sofra escoamento; um valor mais alto indica maior ductilidade.
- Deformação Nominal – A alteração na separação das garras em relação à separação original das garras. A Deformação Nominal é relatada se um material sofrer escoamento até romper.
- Coeficiente de Poisson – Este cálculo opcional mostra a relação entre a deformação axial e transversal.
A ASTM D638 é a Norma Correta para o seu Material?
A seleção da norma correta depende de uma variedade de fatores, incluindo o tipo de corpo de prova, a espessura e os requisitos de uso final. A ASTM D638 aplica-se a corpos de prova de plástico rígido entre 1 e 14 mm de espessura. Se a sua amostra for uma folha fina ou filme com menos de 1 mm, você deve consultar a ASTM D882.
ASTM D638 vs. ISO 527-2
Embora a ASTM D638 forneça resultados semelhantes à ISO 527-2, elas não são tecnicamente equivalentes devido a diferenças nas dimensões e requisitos de ensaio.
Existem algumas preferências regionais quanto à norma comumente utilizada:
- América do Norte: ASTM D638
- Europa: ISO 527-2
- China: Ambas as normas são amplamente utilizadas
Modelos de métodos pré-configurados para ASTM D638, ISO 527-2 e outras normas de ensaio de plásticos estão disponíveis no Módulo de Aplicações do Bluehill® Universal — permitindo que você modifique ou use o método como está.
Tipos de corpos de prova
Existem cinco tipos de corpos de prova para a ASTM D638, cada um com suas próprias dimensões dependendo da espessura do corpo de prova, quantidade de material disponível e/ou desempenho sob ensaio.
- Tipo I: Tipicamente selecionado quando há material amplo disponível; este é o preferido pela norma.
- Tipo II: Recomendado quando o material não falha dentro da seção estreita de referência quando ensaiado usando as dimensões do Tipo I.
- Tipo III: Exigido para todos os materiais com espessura superior a 7 mm e até (mas não excedendo) 14 mm.
- Tipo IV: Usado quando são necessárias comparações diretas entre materiais com diferentes características de rigidez (ex: não rígido vs. semirrígido).
- Tipo V: Escolhido quando o suprimento de material é limitado ou o custo é proibitivo. Também pode ser usado ao preparar um grande número de corpos de prova em um espaço de trabalho restrito, como durante ensaios ambientais.
Dimensões do Corpo de Prova
| Tipo I | Tipo II | Tipo III | Tipo IV | Tipo V | |
|---|---|---|---|---|---|
| Espessura (mm) | ≤ 7 | ≤ 7 | 7 - 14 | ≤ 4 | ≤ 4 |
| Largura Total (mm) | 19 | 19 | 29 | 19 | 9.53 |
| Largura de Referência - Seção Reduzida (mm) | 13 | 6 | 19 | 6 | 3.18 |
| Comprimento Total (mm) | 165 | 183 | 246 | 115 | 63.5 |
| Comprimento - Seção Reduzida (mm) | 57 | 57 | 57 | 33 | 9.53 |
| Comprimento de Referência (mm) | 50 | 50 | 50 | 25 | 7.62 |
Consulte a norma para uma listagem completa das dimensões exigidas: ASTM D638.
Preparação do corpo de prova
Corpos de prova planos são comumente moldados, cortados com matriz ou usinados em formato de osso de cachorro (haltere). Esta geometria garante que a ruptura ocorra dentro da seção de referência em vez das áreas de fixação. A ASTM D638 também permite o ensaio de tubos e barras rígidas — estes devem ser usinados no formato de osso de cachorro para concentrar a falha centralmente e garantir uma distribuição de tensão consistente.
Medição de amostras
A largura e a espessura dos corpos de prova devem ser medidas antes do ensaio conforme a ASTM D5947 (Métodos de Ensaio Padrão para Dimensões Físicas de Corpos de Prova de Plásticos Sólidos) — a maioria dos micrômetros é adequada para este propósito. As medições de largura e espessura devem ser feitas no centro do material e a menos de 5 mm de cada extremidade do comprimento de referência.
Amostras cortadas com matriz ou usinadas precisam ser medidas individualmente.
Para corpos de prova moldados por injeção, você pode medir uma única amostra de um lote se a variação no lote da amostra for comprovadamente inferior a 1%. Corpos de prova moldados por injeção geralmente têm um ângulo de saída, em vez de serem perfeitamente quadrados. Neste caso, as medições de largura devem ser feitas no centro do ângulo de saída para consistência.
Para exibir a Tensão (em vez de apenas a Força) no software de ensaio, é necessária a área da seção transversal.
Dica de Eficiência:
Use o recurso de Dispositivo de Medição Automática de Corpos de Prova do Bluehill Universal para conectar até dois micrômetros ou dispositivos de medição semelhantes. Quando ativado, as medições são capturadas diretamente do dispositivo e inseridas automaticamente no software — eliminando a entrada manual, reduzindo erros e melhorando a produtividade.
Alinhamento do Corpo de Prova
O alinhamento adequado é essencial para a precisão e repetibilidade. O desalinhamento pode causar variações significativas nos resultados dos ensaios.
Os corpos de prova devem ser carregados perpendicularmente às faces das garras, sem inclinação, e utilizar o seguinte:
- Faces das garras com largura próxima à do corpo de prova para facilitar o alinhamento visual.
- Garras que alinharão o corpo de prova no centro da linha de carga — recomendam-se garras pneumáticas de ação lateral e garras de ação por cunha.
- Um dispositivo de alinhamento de corpo de prova montado no corpo da garra. Esta barra de parada ajustável garante um posicionamento consistente e repetível entre os ensaios.
Gerenciar Forças Indesejadas Pré-Ensaio
Quando as garras prendem inicialmente o corpo de prova, forças de compressão podem ser introduzidas. Se não forem tratadas adequadamente, essas forças podem distorcer os resultados ou até mesmo danificar o material antes do ensaio.
Recomendamos o seguinte para lidar com forças indesejadas pré-ensaio:
- Não equilibre / zero essas forças após a inserção do corpo de prova; isso cria um desvio nos resultados.
- Configure o Bluehill Universal para normalizar as forças entre os corpos de prova e remover a folga / força de compressão, garantindo linhas de base consistentes.
- Nas máquinas universais de ensaios Instron Série 6800, ative a Proteção do Corpo de Prova para evitar danos ao corpo de prova durante a configuração. Quando ativa, ela ajusta automaticamente a posição do cabeçote para manter as forças indesejadas abaixo de um limite definido antes de configurar os limites operacionais.
Cálculos e resultados
Relatando Deformação Nominal vs. Deformação por Extensômetro
Ao apresentar os resultados dos ensaios, é importante garantir que os termos estejam devidamente definidos para conformidade com a norma e comparabilidade entre laboratórios. Um erro comum de relato para a ASTM D638 é usar a deformação do extensômetro onde a deformação nominal é exigida.
A deformação nominal é definida pela ASTM D638 como a deformação medida a partir do deslocamento do cabeçote, não do extensômetro. Por quê? Os plásticos muitas vezes não se deformam de forma homogênea. A deformação pode se concentrar em uma pequena região devido ao empescoçamento.
Para materiais que apresentam empescoçamento ou têm um ponto de escoamento, a porcentagem de alongamento na ruptura não pode ser relatada via extensômetro porque o empescoçamento pode ocorrer fora do comprimento de referência do extensômetro. Portanto, a deformação nominal deve ser usada para relatar o percentual de alongamento após o escoamento.
O uso de um extensômetro para deformação na ruptura só é aceitável quando a deformação é homogênea e o material não exibe empescoçamento ou escoamento.
Módulo
Diferentes comportamentos de materiais exigem diferentes cálculos de módulo para capturar com precisão a porção elástica do ensaio. A maioria dos softwares de ensaio modernos permite a personalização desses cálculos — entender o método de cálculo é crítico para resultados consistentes.
As abordagens comuns incluem:
- Módulo Secante – Uma linha traçada do zero até um ponto definido pelo usuário na curva tensão-deformação; útil quando o material não exibe uma região linear verdadeira.
- Módulo de Young – A abordagem mais comum, que determina uma inclinação em várias regiões e relata a inclinação mais acentuada via ajuste de mínimos quadrados.
O software Bluehill Universal inclui uma ferramenta de cálculo automático do módulo de Young, ou os usuários podem definir um número específico de regiões.
Equipamento de Ensaio Recomendado para ASTM D638
Sistema de Ensaio
O ensaio conforme a ASTM D638 é realizado em uma máquina universal de ensaios, como a Série 6800 da Instron. A capacidade típica do sistema depende das cargas de pico antecipadas:
- Para a maioria dos plásticos, um sistema de ensaio com capacidade de força de 5 kN ou 10 kN (1.124 lbf ou 2.248 lbf) é geralmente suficiente.
- Para plásticos reforçados de alta resistência, pode ser necessário um sistema de ensaio com capacidade de força de 30 kN ou 50 kN (6.744 lbf ou 11.240 lbf).
Para ensaios não ambientais, uma câmara ambiental pode ser adicionada à configuração com uma linha de carga adaptada.
Garras de tração
Uma pressão de fixação segura e consistente ajuda a evitar o deslizamento — um problema comum observado em plásticos que afinam ao sofrer tensão.
- Garras pneumáticas de ação lateral com faces de garra serrilhadas são recomendadas para plásticos rígidos. Seu design pneumático garante uma força de fixação consistente, mesmo quando o material se torna mais fino durante o ensaio.
- Para forças superiores a 10 kN, recomendam-se garras manuais de ação por cunha com faces de garra serrilhadas, oferecendo fixação robusta e um design de autoaperto que mantém o corpo de prova seguro enquanto é puxado em tração.
Garra Pneumática de Ação Lateral
Garra Manual de Ação por Cunha
Extensômetros
O módulo de elasticidade é uma das propriedades calculadas mais importantes da ASTM D638. Para capturar o módulo com precisão, você precisa de um dispositivo de medição de deformação apropriado.
As recomendações de extensômetro para a ASTM D638 dependem do alongamento do material, metas de produtividade, requisitos de cálculo e se você precisa ensaiar em alta ou baixa temperatura.
Extensômetros Clip-On
Um extensômetro clip-on é um dispositivo de comprimento de referência fixo que é fixado manualmente antes do ensaio e removido no escoamento ou pouco antes da ruptura. Para medir o coeficiente de Poisson, um extensômetro clip-on transversal pode ser adicionado para capturar a mudança de largura na região elástica. Um extensômetro clip-on biaxial também pode ser usado para registrar a deformação axial e transversal simultaneamente.
Extensômetros de Contato Automáticos
Um extensômetro de contato automático fixa-se e desprende-se do corpo de prova sem o envolvimento do operador, tornando-o bem adequado para laboratórios de alta produtividade ao reduzir o manuseio manual e a variabilidade de posicionamento. Ele suporta múltiplos comprimentos de referência para acomodar diferentes tamanhos de corpos de prova e normas de ensaio. O AutoX750 pode ser usado para medições apenas axiais e o AutoXBiax para biaxiais.
Extensômetros de Vídeo Sem Contato
Um extensômetro de vídeo sem contato é capaz de capturar dados de módulo e é particularmente útil para ensaios não ambientais com câmaras ambientais, incluindo cenários de aquecimento e resfriamento. Como ele é montado fora da câmara de temperatura, evita as flutuações de temperatura que ocorrem quando a porta da câmara é aberta durante o ensaio. Um exemplo deste tipo de extensômetro é o AVE3 Advanced Video Extensometer da Instron.
Automação para Demandas de Alta Produtividade
Laboratórios com necessidades de ensaios de alto volume devem explorar a automação para acelerar os fluxos de trabalho e aumentar a produtividade. Essas soluções variam de atualizações semiautomatizadas a sistemas de ensaio totalmente automatizados.
Sistemas totalmente automatizados — como o AT3 de 3 eixos de movimento da Instron ou o AT6 configurado com robô de 6 eixos — podem integrar medição de corpo de prova, marcação de corpo de prova, manuseio de material, ensaio, medição de deformação e remoção de corpo de prova. Algumas configurações podem processar centenas de corpos de prova sem intervenção do operador.
Os benefícios incluem:
- Redução da variabilidade por erro humano
- Ensaios estendidos além do final do turno, aumentando a contagem diária de amostras
- Posicionamento, alinhamento e tempo mais consistentes em grandes lotes
- Os operadores podem se concentrar em outras tarefas de valor agregado, deixando tarefas repetitivas e demoradas para a automação
Perguntas frequentes
Embora a ISO 527-2 seja semelhante à ASTM D638 — ambas medem as propriedades de tração de plásticos — elas não são tecnicamente equivalentes devido a diferenças nas dimensões dos corpos de prova, velocidades de ensaio e requisitos procedimentais específicos.
Os fabricantes geralmente escolhem a norma apropriada com base em preferências regionais e requisitos do cliente. A ASTM D638 é comum na América do Norte, a ISO 527-2 é amplamente utilizada na Europa e na Ásia, e os fabricantes na China comumente ensaiam conforme ambas.
Nota Final
Este guia fornece uma visão geral dos principais elementos envolvidos em um ensaio ASTM D638, no entanto, não substitui a norma oficial. Qualquer pessoa que planeje realizar este ensaio deve consultar a norma completa para instruções detalhadas e requisitos de conformidade.
Sobre o Autor
Sammi Sawdey
Sammi Sawdey é Engenheira de Aplicações Sênior na Instron, especializada em ensaios de plásticos e caracterização de materiais. Com profunda expertise em metodologias de ensaios estáticos, ela assessora clientes em uma ampla gama de indústrias sobre como otimizar seus sistemas de ensaio para precisão, eficiência e conformidade. O papel de Sammi exige um envolvimento contínuo com as normas ASTM e ISO mais recentes, tendências emergentes da indústria e melhores práticas, permitindo que ela guie os clientes em direção a resultados de ensaios confiáveis e de alta qualidade.
