Ensaio de flexão de plásticos segundo a ASTM D790
Como realizar um ensaio de flexão em plásticos não reforçados e reforçados de acordo com a ASTM D790
A ASTM D790 é um método de ensaio padronizado usado para determinar as propriedades de flexão (dobramento) de plásticos reforçados e não reforçados, compósitos de alto módulo e materiais de isolamento elétrico.
Este guia apresenta uma visão geral dos principais elementos envolvidos em um ensaio de flexão ASTM D790, incluindo equipamentos de ensaio, software e requisitos de corpos de prova. No entanto, ele não substitui a norma ASTM D790 oficial. Qualquer pessoa que pretenda realizar este ensaio deve consultar a norma completa para obter instruções e requisitos de conformidade integrais.
A ASTM D790 é a norma certa para você?
A ASTM D790 é uma das várias normas usadas para medir as propriedades de flexão de plásticos.
Ela não se destina a ensaios de tração. Se você precisa determinar as propriedades de tração de materiais plásticos, consulte a ASTM D638.
Além disso, a ASTM D790 não se aplica a materiais que excedem 5% de deformação sem romper ou escoar. Para esses materiais, um ensaio de flexão em 4 pontos de acordo com a ASTM D6272 ou um ensaio de tração conforme a ASTM D638 pode ser mais apropriado.
Encontre informações sobre outras aplicações em nossa base de conhecimento sobre ensaios de plásticos.
Principais diferenças entre a ASTM D790 e a ISO 178
Embora a ASTM D790 e a ISO 178 meçam propriedades de flexão, há várias distinções importantes:
Cálculo do módulo
A ISO 178 exige o uso de um deflectômetro ou de correção de complacência para determinar o módulo. Na ASTM D790, isso é apenas uma recomendação — o módulo pode ser calculado apenas pelo deslocamento do travessão.
Dimensões do corpo de prova e velocidade de ensaio
Os tamanhos preferenciais de corpos de prova diferem entre as normas, o que impacta a velocidade de ensaio.
- ASTM D790: profundidade preferencial do corpo de prova = 3,2 mm
- ISO 178: profundidade preferencial do corpo de prova = 4 mm
Como a velocidade de ensaio depende da profundidade do corpo de prova, as velocidades podem variar entre as duas normas.
Opções de velocidade de ensaio
A ASTM D790 permite apenas uma velocidade de ensaio, enquanto a ISO 178 permite uma segunda velocidade, mais rápida, após a medição do módulo.
O que a ASTM D790 mede?
A ASTM D790 mede as propriedades de flexão de um material sob deformação ou deflexão por dobramento. Este ensaio é realizado em um sistema universal de ensaios usando um dispositivo de flexão em três pontos, a uma taxa proporcional à profundidade do corpo de prova.
O ensaio ASTM D790 é usado para determinar as seguintes propriedades mecânicas:
- Módulo tangente: Também conhecido como módulo de flexão, é a inclinação da porção linear inicial da curva carga-deflexão e mede a rigidez do material.
- Módulo secante: A inclinação entre a origem e um ponto predefinido na curva carga-deflexão.
- Módulo cordal: A inclinação entre dois pontos predefinidos na curva carga-deflexão.
- Resistência à flexão: A tensão máxima de flexão obtida durante um ensaio de dobramento.
- Tensão de flexão na ruptura: A tensão de flexão na qual um corpo de prova se rompe durante um ensaio de dobramento. Para alguns materiais, o corpo de prova se rompe antes de um ponto de escoamento; nesse caso, a resistência à flexão é igual à tensão de flexão na ruptura.
Velocidades de ensaio
A velocidade de ensaio exigida pela ASTM D790 é expressa como uma função do vão de apoio do corpo de prova, da profundidade do corpo de prova e da taxa de deformação — usando a seguinte equação para determinar a velocidade do travessão.
- R = velocidade de movimento do travessão (mm/min)
- L = vão de apoio (mm)
- d = profundidade do corpo de prova (mm)
- Z = taxa de deformação da fibra externa (mm/mm/min)
Taxa de deformação da fibra externa (Z):
- Procedimento A: 0,01 mm/mm/min
- Procedimento B: 0,1 mm/mm/min
O Procedimento A é preferencial, mas, se não ocorrer ruptura no material antes de 0,05 mm/mm, então utiliza-se o Procedimento B.
Dica de ensaio: O recurso Expression Builder do Bluehill® Universal permite que os usuários insiram a velocidade de ensaio como uma função, em vez de um número estático. Após o operador do ensaio inserir as medições do corpo de prova, o software modificará automaticamente a velocidade de ensaio de acordo com a equação.
Dimensões e preparação dos corpos de prova
Os corpos de prova da ASTM D790 são retangulares e podem ser moldados, extrudados ou cortados de placas ou chapas. As dimensões dependem da espessura do material, que a norma define como a profundidade do corpo de prova.
- Materiais em chapa < com 1,6 mm de espessura: Dimensões: 50,8 mm x 12,7 mm; vão de apoio = 25,4 mm
- Materiais em chapa com 1,6 mm a 3,2 mm de espessura: Largura = 12,7 mm; vão de apoio = espessura x 16
- Materiais em chapa > com 3,2 mm de espessura: Largura e vão proporcionais à espessura
- Materiais de isolamento elétrico: As dimensões variam com base na espessura nominal
- Materiais moldados: Normalmente 3,2 mm de espessura, 12,7 mm de largura e 127 mm de comprimento; vão de apoio = espessura x 16
Para compósitos reforçados de alta resistência, siga as diretrizes de dimensões da norma para garantir que a falha ocorra nas fibras externas do corpo de prova.
Importante: Ao ensaiar compósitos e outros materiais anisotrópicos, os corpos de prova devem ser cortados de modo que a direção de fibra mais resistente seja ensaiada. Deve-se ter cuidado para garantir que a falha ocorra apenas devido às forças acumuladas durante a flexão.
Requisitos de medição do corpo de prova
Os corpos de prova devem ser medidos usando um micrômetro em conformidade com a ASTM D5947. Para maior precisão, faça três medições de largura e espessura e, em seguida, informe o valor médio.
Dica de ensaio: O recurso Automatic Specimen Measuring Device (ASMD) do Bluehill Universal simplifica esse processo. Ele oferece suporte a até dois micrômetros ou outros dispositivos de medição conectados diretamente ao seu computador. Isso permite inserir automaticamente a medição média, reduzindo erros de entrada manual de dados e melhorando a eficiência geral.
Sistema de teste
O ensaio ASTM D790 pode ser realizado em uma máquina universal de ensaios de bancada ou de piso, equipada com uma variedade de acessórios para otimizar seu processo de ensaio. Como cada laboratório tem requisitos exclusivos, há várias configurações de sistema disponíveis.
A configuração básica de exemplo abaixo apresenta um sistema universal de ensaios da Série 3400 com um dispositivo de flexão em 3 pontos e sem extensômetro. Nessa configuração, a deformação é medida pelo deslocamento do travessão, o que se qualifica como ensaio Tipo 1.
Observação: Os sistemas da Série 3400 podem ser combinados com um extensômetro para ensaio Tipo 2, se necessário.
Sempre que a deformação for medida por meio do deslocamento do travessão, recomenda-se a correção de complacência para melhorar a precisão — embora não seja obrigatória.
Configuração básica do sistema de ensaio para ASTM D790
Opções avançadas de sistema de ensaio
O sistema universal de ensaios da Série 6800 é uma opção mais avançada e eficiente para usuários que desejam maior repetibilidade e maior produtividade. Embora esse sistema também possa ser usado para ensaio Tipo 1, ele é mais comumente usado para ensaio Tipo 2, que depende de um extensômetro e de um deflectômetro para fornecer um relatório de deformação mais preciso.
Configuração avançada do sistema de ensaio para ASTM D790
Medição de deformação no ensaio ASTM D790
A ASTM D790 permite que a deformação seja medida de duas maneiras:
- Ensaio Tipo 1: A deformação é calculada a partir do deslocamento do travessão.
- Ensaio Tipo 2: A deformação é medida usando um extensômetro.
Para o ensaio Tipo 2, será necessário um dos seguintes tipos de extensômetro:
- Extensômetro de vídeo sem contato - Mede a deformação sem contato físico com o corpo de prova nem entrada no espaço de ensaio. Consulte o AVE3 Advanced Video Extensometer da Instron.
- Extensômetro tipo clip-on - Comprimentos de base e capacidades de curso fixos que variam conforme o dispositivo; requer fixação manual ao corpo de prova. Consulte os Extensômetros axiais tipo clip-on da Instron.
Importante: Cada extensômetro listado acima deve ser usado com um deflectômetro (nº de catálogo 2810-403) para uma medição de deformação precisa.
Dispositivo de Flexão
Para a ASTM D790, utiliza-se um dispositivo de flexão em três pontos. Esse dispositivo consiste em um nariz de carga fixado ao travessão móvel e um elemento fixo com dois apoios do corpo de prova, ou bigornas, que podem ser ajustados para se adequar à distância do vão de apoio dos corpos de prova.
A superfície das bigornas e do nariz de carga deve ser cilíndrica e ter raio de 5 mm, salvo especificação em contrário, e o comprimento do elemento cilíndrico deve ser maior do que a largura do corpo de prova.
O dispositivo de flexão em três pontos de 5 kN da Instron inclui vários recursos importantes para melhorar a precisão do ensaio:
- Unidades de comprimento graduadas na viga de apoio para posicionamento preciso das bigornas e fácil centralização do deflectômetro ao usar dispositivos de deformação.
- Braços de alinhamento que podem ser ajustados para se adequar à largura do corpo de prova.
O alinhamento inconsistente do corpo de prova pode causar grandes variações nos resultados, e deve-se tomar o devido cuidado para garantir que os corpos de prova sejam alinhados de forma consistente em cada ensaio.
Aumentando a produtividade
Para laboratórios que buscam aumentar sua produtividade, podem ser feitas várias modificações na configuração do sistema. Como o ensaio ASTM D790 pode ser demorado, as máquinas de ensaio da Série 6800 Multi-Station são uma escolha popular para laboratórios com necessidades de alta produtividade. Sistemas de ensaio totalmente automatizados também estão disponíveis e foram projetados para incorporar medição do corpo de prova, carregamento do corpo de prova, ensaio, medição de deformação e remoção do corpo de prova. Esses sistemas podem operar por horas sem exigir qualquer interação do operador e ajudam a reduzir a variabilidade devido a erro humano.
Alterações recentes na ASTM D790
A versão mais recente da ASTM D790 foi lançada em 2017. Ela difere da versão anterior, 2015E2, de várias maneiras:
- O requisito de verificação para ensaio Tipo 1 (deslocamento do travessão) foi alterado de um sistema Classe D para um sistema Classe B, conforme a ASTM E2309.
- A norma para o aparelho Tipo 2 (deflectômetro e extensômetro) foi alterada de Classe B para Classe B-2.
- A Nota 10 e o Apêndice XI foram adicionados à norma para explicar o que é correção de compliance e como aplicá-la.
Perguntas frequentes
A ASTM D790 exige o uso de um dispositivo de flexão em 3 pontos com raio do nariz de carregamento de 5 mm +/- 0,1 mm. É essencial que o dispositivo inferior tenha vão ajustável para acomodar diferentes tamanhos de corpos de prova.
Sobre o revisor
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.
Recursos
- Folheto de Soluções de Ensaio de Plásticos
- Folha de dados do dispositivo de flexão da série 2810-400
- Folha de dados do extensômetro de vídeo avançado AVE3
- Folheto de Sistemas de Ensaio Premier Série 6800
- Folheto de Sistemas de Ensaio Universal Série 3400
- Brochura do Bluehill Universal
- Catálogo Instron: Acessórios para Ensaios de Materiais
