Cómo realizar una prueba de flexión en plásticos según ASTM D790

June 16, 2020

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ASTM D790 es un método de prueba para determinar las propiedades de flexión de plásticos reforzados y no reforzados, materiales compuestos de alto módulo y materiales de aislamiento eléctrico. Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos de una prueba de flexión ASTM D790 y proporcionará una descripción general del equipo de prueba, el software y las muestras necesarias. Sin embargo, cualquiera que planee realizar pruebas ASTM D790 no debe considerar esta guía como un sustituto adecuado para leer el  estándar completo.

¿ES ASTM D790 EL ESTÁNDAR ADECUADO PARA USTED?

ASTM D790 es una de varias pruebas diseñadas para medir las propiedades de flexión de los plásticos. No está diseñado para medir las propiedades de tracción, y cualquier persona que necesite cuantificar las propiedades de tracción de los materiales plásticos debe consultar ASTM D638. Este estándar no puede determinar la resistencia a la flexión para materiales que no se rompen o ceden al 5% o antes. Dichos materiales pueden ser más adecuados para pruebas de flexion de 4 puntos de acuerdo con ASTM D6272.

DIFERENCIAS ENTRE ASTM D790 E ISO 178

ASTM D790 es muy similar a  ISO 178 , aunque difiere en varios puntos clave:

  • ISO 178 requiere el uso de un deflectómetro o una corrección de cumplimiento para determinar el módulo. En ASTM D790 esto es solo una recomendación, y el módulo se puede calcular solo por desplazamiento de la cruceta.
  • Los tamaños de muestra preferidos son diferentes, y dado que la velocidad de la prueba depende de la profundidad de la muestra, las velocidades de prueba entre los estándares pueden variar. La profundidad preferida de las muestras ASTM D790 es de 3,2 mm. La profundidad preferida para las muestras ISO 178 es de 4 mm.  
  • ASTM D790 permite solo una velocidad de prueba, mientras que ISO 178 permite que se use una segunda velocidad de prueba (más rápida) después de medir el módulo.

¿QUÉ MIDE?

ASTM D790 mide las propiedades de flexión de un material mientras está bajo una deformación o deformación de flexión. Esta prueba se realiza en un sistema de prueba universal que utiliza un accesorio de flexión de tres puntos a una velocidad proporcional a la profundidad de la muestra. La prueba ASTM D790 se usa para determinar las siguientes propiedades mecánicas:

• Módulo tangente : también conocido como módulo de flexión, esta es la pendiente de la porción lineal inicial de la curva de deflexión de carga y es una medida de la rigidez del material

• Módulo secante : la pendiente entre el origen y un punto predefinido en la curva de desviación de carga

• Módulo de cuerda: la pendiente entre dos puntos predefinidos en la curva de desviación de carga

• Resistencia a la flexión: la tensión de flexión máxima obtenida durante una prueba de flexión

• Estrés de flexión en la rotura: el estrés de flexión en el que se rompe una muestra durante una prueba de flexión. Para algunos materiales, la muestra se rompe antes de un punto de fluencia , en cuyo caso la resistencia a la flexión es igual al esfuerzo de flexión en la rotura.

MÉTODO DE PRUEBA

ASTM D790 describe dos procedimientos de prueba diferentes destinados a diferentes tipos de material. El procedimiento A, que es el método preferido, emplea una velocidad de deformación de 0,01 mm / mm / min. El procedimiento B emplea una velocidad de deformación de 0,10 mm / mm / min y está destinado a materiales que pueden no romperse al 5% de deformación si se prueban a la velocidad más baja. ASTM D790 permite tomar medidas de deformación a partir del desplazamiento de la cruceta o de las lecturas de un  extensómetro , descrito como pruebas de Tipo 1 y Tipo 2, respectivamente.

La velocidad de prueba requerida para ASTM D790 se expresa en función del alcance de soporte de la muestra, la profundidad de la muestra y la velocidad de deformación. El generador de expresiones de Bluehill® Universal permite a los usuarios ingresar la velocidad de prueba como una función en lugar de como un número estático. Después de que el operador de prueba ingrese las mediciones de la muestra, el software modificará automáticamente la velocidad de prueba de acuerdo con la ecuación.

SISTEMA DE PRUEBA

La prueba ASTM D790 se puede realizar en una máquina de prueba universal de mesa o piso con una variedad de accesorios que se pueden configurar para optimizar su prueba. Debido a que cada laboratorio tiene diferentes necesidades, hay varias configuraciones de sistema diferentes disponibles.

Una muestra de configuración básica se puede ver a continuación. Esta configuración de prueba incluye un sistema de prueba de la serie 3300 con un accesorio de flexion de 3 puntos y sin extensómetro, lo que significa que la tensión en este caso debe medirse mediante el desplazamiento de la cruceta (prueba Tipo 1). Siempre que la tensión se mide a través del desplazamiento de la cruceta, se recomienda la corrección de cumplimiento , aunque no es obligatorio. Los marcos de prueba de la serie 3300 también se pueden usar junto con los extensómetros  para las pruebas de Tipo 2.

El   sistema de prueba de la serie 5900 es una opción más avanzada y eficiente para los usuarios que desean una mayor repetibilidad y un mayor rendimiento. Aunque este sistema también se puede usar para las pruebas de Tipo 1, se usa más comúnmente para las pruebas de Tipo 2, que se basa en un extensómetro y un deflectómetro para proporcionar un informe más preciso de la tensión. La siguiente configuración del sistema muestra un marco de la serie 5969 que se utiliza con un extensómetro  automático AutoX750 y un deflectómetro 2810-403.

Finalmente, hay algunas aplicaciones donde el video extensómetro ofrece la mejor solución. El video extensómetro informa sobre la tensión sin haber contactado físicamente la muestra o entrar en el espacio de prueba. Para las pruebas ASTM D790, aún debe usarse junto con un deflectómetro. La configuración de prueba a continuación incluye un cuadro 5966 con un extensómetro de video AVE 2

RENDIMIENTO

Para los laboratorios que buscan aumentar su rendimiento, se pueden realizar varias modificaciones en la configuración del sistema. Debido a que las pruebas D790 pueden llevar mucho tiempo,  las máquinas de pruebas Multi-Station serie 5900  son una opción popular para laboratorios con necesidades de alto rendimiento. Los sistemas de prueba totalmente automatizados también están disponibles y están diseñados para incorporar la medición de muestras, la carga de muestras, las pruebas, la medición de tensión y la extracción de muestras. Estos sistemas pueden funcionar durante horas sin requerir la interacción del operador y ayudan a reducir la variabilidad debido a un error humano.

ESPECÍMENES

Las muestras ASTM D790 tienen forma rectangular y están moldeadas, extruidas o cortadas de placas u hojas. Las dimensiones de las muestras ASTM D790 dependen del espesor del material, que el estándar define como la profundidad de la muestra. Los materiales en láminas con un espesor superior a 3,2 mm tendrán un ancho y una extensión proporcionales a su grosor. Los materiales en láminas con un grosor entre 3.2 y 1.6 mm tendrán un ancho de 12.7 mm y un tramo definido como espesor de muestra X 16. Los materiales en láminas de menos de 1.6 mm de espesor serán 50.8 mm X 12.7 mm con un tramo de soporte de 25.4 mm.

Las dimensiones de las muestras para materiales aislantes eléctricos tienen un conjunto diferente de métricas en función de su espesor nominal. Los materiales moldeados son generalmente de 3,2 mm de profundidad, 12,7 mm de ancho y 127 mm de largo. Usan un tramo de soporte igual a la profundidad de la muestra X 16. Los materiales compuestos reforzados de alta resistencia deben tener dimensiones como las descritas en la norma para alentar la falla en las fibras externas de la muestra. Al probar materiales compuestos y otros materiales anisotrópicos , se debe tener cuidado para garantizar que la falla solo ocurra debido a las fuerzas acumuladas durante la flexión, y se deben cortar las muestras para garantizar que la dirección de fibra más fuerte sea la que se está probando.

MEDIDA DE MUESTRA

Las muestras deben medirse con un micrómetro de acuerdo con ASTM D5947 . Se deben tomar tres medidas de ancho y espesor de la muestra, y se debe informar su promedio. La función del dispositivo de medición automática de muestras (ASMD) en Bluehill Universal permite a los operadores conectar hasta dos micrómetros o dispositivos de medición a la computadora y hacer que ingresen la media de las mediciones directamente en el software. Esto elimina las posibilidades de errores de entrada y aumenta la eficiencia.

ACCESORIO DE FLEXIÓN

Se utiliza un accesorio de flexión de tres puntos para ASTM D790. Este accesorio consiste en una punta de carga unida a la cruceta móvil y un miembro fijo con dos soportes de muestra, y yunques, que se pueden ajustar para adaptarse a la distancia del tramo de soporte de las muestras. La superficie de los yunques y la punta de carga debe ser cilíndrica y tener un radio de 5 mm a menos que se especifique lo contrario, y la longitud del miembro cilíndrico debe ser más larga que el ancho de la muestra.

El accesorio de plegado de Instron incluye varias características clave para mejorar la precisión de la prueba. Unidades de longitud graduada en la viga de soporte para permitir un posicionamiento preciso de los yunques y un fácil centrado del deflectómetro cuando se utilizan dispositivos de deformación. Los accesorios de plegado Instron también vienen con brazos de alineación que se pueden ajustar para adaptarse al ancho de la muestra, porque la alineación de la muestra puede causar grandes variaciones en los resultados y se debe tener el cuidado adecuado para garantizar que las muestras se alineen de manera consistente para cada prueba.

CAMBIOS RECIENTES AL ESTÁNDAR

La última versión de ASTM D790 se lanzó en 2017. Se diferencia de la versión anterior, 2015E2, de varias maneras:

  • El requisito de verificación para las pruebas de Tipo 1 (desplazamiento de la cruceta) se cambió de un sistema de Clase D a un sistema de Clase B según E2309.
  • El estándar para el aparato de Tipo 2 (deflectómetro y extensómetro) se cambió de Clase B a Clase B-2.
  • La Nota 10 y el Apéndice XI se agregaron a la norma para explicar qué es la corrección de cumplimiento y cómo aplicarla.

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