ISO 527-1 e ISO 527-2 ensayo de tracción plástico
El ensayo de tracción según ISO 527-1 e ISO 527-2 es uno de los métodos más utilizados para determinar propiedades mecánicas esenciales de plásticos de moldeo y extrusión con un espesor superior a 1 mm.
Sin embargo, en la práctica, detalles como la geometría y la medición de la sección transversal de las probetas, la sujeción, la precarga, la velocidad de ensayo y el extensómetro determinan si los resultados son realmente comparables.
ZwickRoell ayuda a los laboratorios a controlar estos factores de influencia de forma controlada, normalizada y trazable.
Fuentes de error frecuentes Realización del ensayo y equipos Ámbitos de aplicación Preguntas frecuentes Descargas Solicite asesoramiento Ensayos interlaboratorio / Round Robin Tests para ISO 527-2
Un vistazo a lo más importante
- ISO 527-1 describe los principios generales del ensayo de tracción para determinar las propiedades de tracción de plásticos y composites de matriz polimérica, mientras que ISO 527-2 aborda las condiciones de ensayo para plásticos de moldeo y extrusión.
- Entre otros, se determinan la tensión de tracción, la deformación, el módulo de tracción, el punto de fluencia, el punto de rotura y, opcionalmente, el coeficiente de Poisson. Estos valores característicos se utilizan, entre otros, para la comparación de materiales, el control de calidad y la evaluación de los efectos del envejecimiento o del almacenamiento en contacto con medios.
- Los aspectos especialmente críticos son la medición y la geometría de las probetas, la alineación, la sujeción, la precarga, la velocidad de ensayo y la medición de la deformación. Incluso pequeñas desviaciones pueden influir de forma apreciable en el módulo, la tensión o la deformación.
- La determinación del módulo está sujeta a requisitos muy exigentes: La deformación se determina en el intervalo comprendido entre el 0,05 % y el 0,25 %, por lo que deben medirse de forma fiable variaciones de longitud muy pequeñas. Por este motivo, la selección del extensómetro adecuado es decisiva.
- Los plásticos presentan un comportamiento viscoelástico. Por ello, la velocidad de ensayo influye en los valores mecánicos característicos y debe respetarse y documentarse de forma sistemática durante el proceso de ensayo.
- ZwickRoell combina máquinas de ensayos, mordazas, extensómetros y sistemas de medición de la sección transversal adecuados con el software de ensayo testXpert y soluciones de automatización para reducir la influencia del operario y garantizar procesos de ensayo reproducibles.
La ISO 527-1/-2 en la práctica: Fuentes de error habituales y cómo influyen en los resultados del ensayo
Aunque el ensayo se realice formalmente según ISO 527-1/-2, los resultados pueden diferir considerablemente entre laboratorios, operarios o sistemas de ensayos. Por ello, no solo es decisivo que el proceso de ensayo sea conforme a norma, sino también la ejecución controlada de cada uno de los pasos del ensayo.
- Geometría y fabricación de las probetas: La selección del tipo de probeta, así como las diferencias entre probetas moldeadas por inyección y mecanizadas, pueden influir en los resultados de ensayo. Además, los efectos de orientación, las tensiones residuales o los efectos derivados del mecanizado influyen directamente en la resistencia, el módulo y la deformación.
- Medición de la sección: Todos los valores característicos relacionados con la tensión se calculan a partir de la sección transversal inicial. Incluso pequeñas desviaciones en la medición del espesor o la anchura repercuten directamente en la resistencia a tracción, el módulo, la tensión de fluencia y el diagrama tensión-deformación. En las probetas moldeadas por inyección, los rechupes y los ángulos de desmoldeo pueden provocar errores de medición adicionales.
- Alineación y sujeción de la probeta: Una alineación incorrecta durante la sujeción o una aplicación no uniforme de la fuerza generan cargas de flexión adicionales y afectan especialmente a la medición del módulo. Incluso pequeñas desalineaciones pueden dar lugar a resultados considerablemente diferentes entre laboratorios.
- Precarga durante la sujeción: Durante el proceso de sujeción pueden aplicarse involuntariamente fuerzas a la probeta. Estas precargas desplazan el punto inicial del ensayo y pueden influir en los valores de módulo determinados, especialmente en materiales más rígidos.
- Velocidad de ensayo y tasa de deformación: Los plásticos reaccionan de forma muy sensible a la velocidad de deformación debido a su comportamiento viscoelástico. Las diferencias en la velocidad de ensayo o en la tasa de deformación real alcanzada pueden dar lugar a distintos valores de módulo , tensiones de fluencia y alargamientos en rotura.
- Selección de las mordazas: La velocidad de deformación real no viene determinada únicamente por la velocidad del travesaño. Los movimientos de las mordazas de cuña o el uso de sistemas de sujeción inadecuados pueden modificar la transmisión de la carga y, por tanto, afectar a la comparabilidad de los resultados.
- Selección del extensómetro: La determinación del módulo según ISO 527-1/-2 se realiza en un intervalo de deformación muy reducido, comprendido entre el 0,05 % y el 0,25 %. Por ello, una medición inadecuada de la deformación o un extensómetro con una precisión insuficiente pueden provocar errores considerables en la determinación del módulo de tracción.
- Acondicionamiento y condiciones ambientales: La temperatura y la humedad del aire ejercen una gran influencia sobre muchos plásticos. Las diferencias en el acondicionamiento, el almacenamiento o las condiciones de ensayo pueden provocar cambios apreciables en la rigidez, la resistencia y la deformación.
- Influencia del usuario en la secuencia de ensayo: Los pasos manuales durante la medición y sujeción de las probetas, el posicionamiento del extensómetro y la introducción de datos aumentan la dispersión de los resultados. Los procesos estandarizados y los procesos automatizados mejoran la fiabilidad de los resultados.
Para obtener resultados reproducibles, las probetas, los equipos de medición, la máquina de ensayos, las mordazas, el extensómetro, el software y las condiciones de ensayo deben estar perfectamente sincronizados. Aquí es precisamente donde entran en juego las soluciones de ZwickRoell para sus ensayos.
Realización del ensayo de tracción según la norma ISO 527-1/ -2 con ZwickRoell
Etapas críticas del ensayo y soluciones de ZwickRoell:
Medición de probetas Bastidor de carga y célula de carga Mordazas Pretensión e inicio del ensayo Velocidad de ensayo Extensómetro Requisitos de acondicionamiento y ambientales Opciones de automatización Software de ensayo
Así se realiza el ensayo conforme a la ISO 527-1/-2
En el ensayo de tracción según ISO 527-1/-2, una probeta normalizada de plástico se somete a una carga uniaxial hasta el punto de fluencia, hasta una deformación definida o hasta la rotura.
- Antes del ensayo se determinan el tipo de probeta, la anchura y el espesor, ya que todos los valores característicos relacionados con la tensión se basan en la sección transversal inicial de la probeta.
- A continuación, la probeta se sujeta en las mordazas adecuadas y se centra alineada y sometido a la tensión inicial definida por norma.
- El ensayo comienza con la determinación del módulo de tracción a una velocidad de ensayo especificada y con una medición de la deformación de alta precisión.
- Una vez finalizada la medición del módulo, la velocidad de ensayo aumenta en función del comportamiento del material y la probeta se somete a carga hasta alcanzar el punto de fluencia o la rotura.
- Durante el ensayo, la máquina de ensayos y el extensómetro registran continuamente la fuerza, la deformación y el recorrido del travesaño.
- A partir de los datos medidos se calculan valores característicos como la tensión de tracción, el módulo de tracción, la tensión de fluencia, la deformación de fluencia, la resistencia a tracción, la tensión en rotura, el alargamiento en rotura y, opcionalmente, el coeficiente de Poisson.
- En función del material y del objetivo del ensayo, también pueden tenerse en cuenta el acondicionamiento, los ensayos a diferentes temperaturas o los ensayos de envejecimiento.
- Con testXpert se pueden controlar y documentar de forma estandarizada los parámetros de ensayo, los cambios de velocidad, los datos de medición y la evaluación.
Medición de probeta: El error suele producirse antes de iniciar el ensayo
Una medición precisa es la base para realizar ensayos de tracción fiables según la ISO 527-1/-2. Todos los valores característicos relacionados con la tensión se basan en la sección transversal inicial de la probeta. Por ello, incluso pequeñas desviaciones en la medición de la anchura o el espesor repercuten directamente en el módulo de tracción, la tensión de tracción y la tensión de fluencia. En una probeta de 4 mm de espesor, por ejemplo, un error de medición de tan solo 0,1 mm provoca una desviación de aproximadamente el 2,5 % en todos los valores característicos relacionados con la tensión. Especialmente en las probetas moldeadas por inyección, los rechupes o los ángulos de desmoldeo pueden generar incertidumbres de medición adicionales.
Los sistemas de medición automatizados, como el medidor de la sección transversal CMU 30 de ZwickRoell, reducen los errores de transferencia por parte del usuario mediante la transmisión directa de los datos a testXpert, agilizan los procesos, mejoran la trazabilidad y garantizan valores de entrada coherentes durante todo el proceso de ensayo.
Selección del bastidor de carga y la célula de carga
La selección de la máquina de ensayos no debe basarse únicamente en la fuerza de ensayo máxima. El sistema óptimo depende del tipo de material, el rango de fuerza esperado, la geometría de la probeta, el grado de automatización deseado y la configuración del extensómetro.
Para los ensayos según ISO 527-1/-2, la máquina de ensayos y la célula de carga deben medir el rango de fuerza relevante con una precisión suficiente. Para ello, la norma exige generalmente una precisión de medición de fuerza de ±1 % del valor medido (clase 1 según ISO 7500-1). Las máquinas de ensayos universales modulares de ZwickRoell pueden alcanzar esta precisión a partir de tan solo 1/1000 del rango de medición. Esto permite medir con precisión los valores de módulo y las tensiones de tracción de numerosos materiales con el mismo montaje de ensayo, sin necesidad de cambiar frecuentemente la célula de carga.
Selección de las mordazas
Los errores de sujeción repercuten directamente en los resultados del ensayo. Una alineación precisa de la probeta y una aplicación reproducible de la fuerza son fundamentales para obtener resultados fiables según ISO 527-1/-2. Incluso pequeñas desalineaciones de la probeta o del eje de carga pueden provocar cargas de flexión adicionales e influir en la determinación del módulo. Una alineación de la probeta conforme a norma y un sistema de sujeción adecuado garantizan una aplicación reproducible de la fuerza y reducen la dispersión de los resultados.
Los distintos requisitos de ensayo requieren diferentes principios de sujeción:
- Las mordazas neumáticas se cierran con solo pulsar un botón y permiten aplicar una fuerza de apriete definida y transmitir uniformemente la velocidad de ensayo a la probeta. Son ideales para aplicaciones con altos requisitos de reproducibilidad, así como cuando se realizan numerosos ensayos al día o se utiliza una alimentación automática de probetas.
- Las mordazas de tornillo se cierran manualmente mediante un movimiento de roscado y constituyen, por tanto, una solución robusta para numerosas aplicaciones en plásticos con altos requisitos de reproducibilidad en la sujeción.
- Las mordazas de cuña se cierran manualmente mediante una palanca y son adecuadas para realizar ensayos frecuentes. Dado que la fuerza de apriete no se aplica hasta que comienza el ensayo, la velocidad de deformación puede variar. Por ello, son especialmente adecuadas para aplicaciones internas de control de calidad con requisitos mínimos de reproducibilidad.
- Las mordazas «cuerpo acciona cuña» están disponibles en versiones manuales o neumáticas y son especialmente adecuadas para plásticos rígidos y de alta resistencia. Garantizan una sujeción segura de la probeta y una aplicación estable de la fuerza. La versión manual es una opción económica, robusta y sencilla para ensayos rutinarios. La versión neumática reduce la influencia del operario y resulta ideal para frecuencias de ensayo más elevadas.
Precarga e inicio del ensayo: El punto inicial debe ser reproducible
Incluso antes de comenzar el ensayo propiamente dicho, durante la sujeción pueden aplicarse fuerzas a la probeta. Estas precargas involuntarias influyen en el punto inicial de la medición de la deformación y pueden provocar desviaciones, especialmente en la determinación del módulo de tracción.
Una precarga definida garantiza un inicio reproducible del ensayo y unas condiciones iniciales comparables. La función Force Constant Hold de testXpert compensa automáticamente las fuerzas generadas durante el proceso de sujeción y mantiene constante la precarga ajustada. De este modo, se reducen las precargas en la probeta y mejora la comparabilidad de los resultados de ensayo.
Por qué es importante la velocidad de ensayo en el ensayo de tracción según ISO 527-1/-2
Las propiedades mecánicas de los plásticos dependen en gran medida de la velocidad de deformación. Incluso pequeñas desviaciones respecto a la velocidad de deformación prevista pueden dar lugar a diferentes valores de módulo y de tensión. Por este motivo, ISO 527-2 establece una velocidad de ensayo de 1 mm/min para determinar el módulo con los tipos de probeta a1 y a2. Una vez determinado el módulo, la velocidad puede aumentarse a 5 mm/min o 50 mm/min de acuerdo con ISO 527-2 para adaptar la duración del ensayo al comportamiento del material.
Sin embargo, el factor decisivo no es únicamente la velocidad ajustada en la máquina de ensayos, sino la velocidad de deformación realmente alcanzada en la probeta. Esta depende, entre otros factores, de la alineación de la probeta y del sistema de sujeción utilizado. Para determinar el módulo de forma reproducible, la velocidad de deformación especificada debe mantenerse lo más constante posible.
Con testXpert, las velocidades de ensayo y los cambios de velocidad se almacenan en el método de ensayo y se controlan y documentan automáticamente. Esto reduce los errores del operador y garantiza que los ensayos se realicen conforme a norma y con los mismos parámetros.
Selección del extensómetro
La determinación del módulo según ISO 527-1/-2 se realiza en un intervalo de deformación muy reducido. Con una longitud de medición de 50 mm, el intervalo comprendido entre el 0,05 % y el 0,25 % corresponde a una variación de longitud de 100 µm. Una desviación de tan solo unos pocos micrómetros puede influir de forma apreciable en el valor del módulo. Por tanto, el extensómetro suele ser el componente más importante de un montaje de ensayo según ISO 527.
- Los extensómetros de contacto manuales / extensómetros clip-on ofrecen una solución económica para longitudes de medición definidas de, por ejemplo, 50 o 75 mm y son adecuados para numerosos plásticos rígidos. Sin embargo, deben tenerse en cuenta la colocación manual y su posible influencia sobre los materiales blandos.
- Los extensómetros con brazos palpadores, como makroXtens, se colocan automáticamente y cubren un intervalo de deformación más amplio. La deformación se mide en ambos lados de la probeta y se obtiene el valor medio. El sistema también puede utilizarse en combinación con una cámara de temperatura. multiXtens es adecuado para deformaciones especialmente elevadas. Sus dos brazos de medición pueden moverse de forma independiente, lo que permite un recorrido de medición considerablemente mayor.
- Un extensómetro óptico como videoXtens realiza la medición de forma óptica y sin contacto y cumple los exigentes requisitos de ISO 527-1 para la medición del módulo. En probetas adecuadas y no transparentes, puede utilizarse la estructura natural de la superficie para medir la deformación, por lo que no se requieren marcas de medición adicionales. Su elevada precisión, su idoneidad para grandes deformaciones, las secuencias de ensayo automatizadas y el uso en una cámara de temperatura, así como la opción de DIC 2D, hacen de videoXtens la solución preferente para numerosas aplicaciones según ISO 527.
ISO 527: Ensayo de tracción en metal a temperaturas elevadas
Las propiedades mecánicas de los plásticos dependen de la temperatura. Por este motivo, los ensayos de tracción según ISO 527-1/-2 pueden realizarse, además de en condiciones ambientales normalizadas, a bajas o altas temperaturas. Para garantizar la comparabilidad de los resultados, es fundamental mantener de forma reproducible las condiciones ambientales especificadas para cada ensayo.
Con la cámara de temperatura de ZwickRoell se dispone de un rango de temperatura de -80 °C a +360 °C. El sistema totalmente integrado garantiza un manejo eficiente, fiable y sencillo. La solución puerta en puerta reduce significativamente el consumo de nitrógeno y la formación de hielo cuando se realizan ensayos en frío, lo que hace que los ensayos sean más rentables.
Automatización de ensayos según ISO 527-1/-2
Cuanto mayor es el número de probetas, mayor es la repercusión de los pasos manuales repetitivos en la eficiencia y la seguridad del proceso. En los ensayos según ISO 527-1/-2, estos pasos incluyen, por ejemplo, la identificación y medición de las dimensiones de las probetas, su colocación y sujeción, el inicio del ensayo, su retirada y la transferencia de datos. Los sistemas de ensayo automatizados pueden reducir estas influencias y estandarizar el proceso de ensayo.
En los ensayos de tracción según ISO 527-1/-2 la automatización puede ser una solución interesante a partir de 10 probetas al día. Nuestro sistema de ensayos ALEX se encarga de tareas sencillas de pick-and-place y ofrece una asistencia rentable en el laboratorio de ensayos.
Para laboratorios con altos requisitos de ensayo, recomendamos nuestro sistema de ensayos automatizado roboTest L. Nuestro «caballo de batalla» para ensayos de plástico en grandes volúmenes con capacidad de hasta 450 probetas. Mide la sección transversal de las probetas y los ensayos de tracción según ISO 527-1/-2 de forma automática. Después del ensayo, unas pinzas de eliminación independientes retiran los restos de las probetas de las mordazas.
Aunque otras formas de probetas u otros métodos de ensayo tampoco representan ningún problema para nuestros sistemas de ensayos automatizados. Los sistemas de ensayos automatizados roboTest N y roboTest R son más complejos y permiten conectar una segunda o tercera máquina de ensayos, así como equipos adicionales, como una estación de centrado o una cámara de temperatura con un rango de -80 °C a +360 °C. Esto no solo aumenta el rendimiento de muestras, sino que también permite realizar diferentes ensayos en paralelo para obtener resultados rápidos y fiables.
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Ensayo según ISO 527-1/-2 con el software de ensayos testXpert de forma fiable y eficiente
El software de ensayo testXpert ayuda a los laboratorios a realizar ensayos según ISO 527-1/-2 de forma estandarizada y trazable y con una menor influencia del operario:
- Método de ensayo estándar integrado: Los valores característicos y parámetros de la norma ISO 527-1/-2 están integrados en el programa de ensayo estándar para ASTM D638. Esto permite realizar el ensayo de conformidad con la norma y reduce la parametrización manual.
- Guía paso a paso: Los usuarios reciben indicaciones durante todo el proceso de ensayo. Esto permite familiarizarse con el proceso evita que se omitan pasos individuales del ensayo.
- Administración de usuarios: Gracias a la administración de usuarios, los usuarios solo verán las tareas y funciones que les conciernen. De este modo, pueden estandarizarse los conceptos de manejo y gestionarse claramente los derechos de acceso.
- Conexión de equipos periféricos: Las dimensiones de las probetas pueden transferirse directamente a testXpert desde los equipos de medición. Esto ahorra tiempo y evita errores de introducción de datos.
- Documentación de los parámetros de ensayo: Las velocidades de ensayo, los datos de medición, los resultados y las condiciones de ensayo se documentan de forma trazable.
- Comparabilidad entre métodos de ensayo: Los datos de ensayos de tracción, flexión, impacto o fluidez pueden gestionarse y evaluarse de forma centralizada, siempre que se utilicen las aplicaciones correspondientes en el laboratorio.
- Análisis de tendencias y control de calidad: Las evaluaciones y los análisis de tendencias permiten la detección precoz de desviaciones en el control de calidad y los ensayos en serie.
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Campos de aplicación típicos del ensayo de tracción según ISO 527-1/-2
El ensayo de tracción según ISO 527-1/-2 se utiliza para determinar propiedades mecánicas esenciales de los materiales de moldeo y extrusión en condiciones definidas.
- Comparación y selección de materiales: El módulo de tracción, la tensión de fluencia, la resistencia a tracción y el alargamiento en rotura permiten comparar diferentes materiales de moldeo, compounds o formulaciones.
- Control de calidad y comparación de lotes: La realización periódica de ensayos de tracción en condiciones de ensayo idénticas permite comparar los valores característicos mecánicos de diferentes muestras o lotes. Para ello, es fundamental disponer de condiciones reproducibles en cuanto a la geometría de las probetas, el acondicionamiento, la velocidad de ensayo y la medición de la deformación.
- Control de entrada de mercancía: Los ensayos realizados en granulados, productos semielaborados o muestras extraídas permiten garantizar que los materiales suministrados cumplen las propiedades mecánicas requeridas.
- Ensayos cuando se dispone de una cantidad limitada de material: Además de las probetas preferentes A1 y A2, la versión actual de la norma contempla geometrías de probeta de menor tamaño. Estas pueden utilizarse cuando no se dispone de material suficiente para fabricar una probeta del tamaño preferente.
- Ensayo de probetas extraídas de componentes: Pueden utilizarse geometrías de probeta de menor tamaño cuando no sea posible obtener de un componente probetas con las geometrías preferentes A1 o A2.
- Ensayos de envejecimiento, almacenamiento en contacto con medios y exposición a la intemperie: ISO 527-1/-2 permite analizar los cambios en las propiedades mecánicas de un polímero tras procesos de envejecimiento definidos. Para ello, por ejemplo, se comparan los valores característicos en el estado inicial con los resultados obtenidos tras el almacenamiento a altas temperaturas, el almacenamiento en contacto con medios o la exposición a la intemperie.
- Ensayos comparativos entre diferentes ubicaciones: Dado que ISO 527-1/-2 está orientada a garantizar la comparabilidad entre laboratorios, empresas y países, la norma resulta especialmente adecuada para procesos de ensayo establecidos a escala mundial.
Preguntas frecuentes sobre las normas ISO 527
ISO 527-1/-2 describe el ensayo de tracción de materiales de moldeo y extrusión de plástico con un espesor superior a 1 mm. Entre ellos, se encuentran especialmente los termoplásticos y materiales termoendurecibles. El ensayo puede realizarse tanto en probetas moldeadas por inyección como en probetas prensadas o mecanizadas.
Para otras formas de plástico o grupos de materiales son aplicables otras partes de la serie de normas ISO 527:
- Películas y láminas plásticas con un espesor inferior a 1 mm: ISO 527-3
- Composites de matriz polimérica reforzados con fibras: ISO 527-4 e ISO 527-5
ISO 527-1 establece los principios generales para el ensayo de tracción de plásticos. La geometría de probeta utilizada depende de la parte correspondiente de la serie de normas ISO 527 y del material que se vaya a ensayar.
Para los materiales de moldeo y extrusión según ISO 527-2, las probetas preferentes de la versión actual de la norma están armonizadas con las probetas de ISO 20753.
ISO 527-2 define distintos tipos de probeta para el ensayo de tracción de materiales de moldeo y extrusión. Los tipos A1 y A2 se consideran las probetas preferentes (denominación anterior: tipos 1A y 1B). Para aplicaciones especiales también se dispone de probetas de menor tamaño o alternativas.
- Probeta A1 (antes tipo 1A): Es la probeta preferente para plásticos moldeados por inyección. Corresponde a la probeta multiuso según ISO 20753 y se utiliza cuando se busca la máxima comparabilidad posible de los resultados entre laboratorios, ubicaciones o empresas. La longitud de medición preferente es de 75 mm; alternativamente, puede utilizarse una longitud de 50 mm para aplicaciones de control de calidad.
- Probeta A2 (anteriormente tipo 1B): Normalmente se fabrica a partir de placas prensadas, coladas o mecanizadas. La longitud de medición es de 50 mm. Dado que los procesos de fabricación y la orientación del material pueden diferir de los de las probetas moldeadas por inyección, los resultados obtenidos con probetas A1 y A2 no son directamente comparables.
- Probetas A22 y A25: Variantes de menor tamaño de las probetas estándar. Se utilizan cuando la cantidad de material disponible es limitada o solo se dispone de componentes pequeños.
- Probetas 5A y 5B: Probetas tipo halterio pequeñas para aplicaciones en las que se dispone de una cantidad muy limitada de material de muestra. Estas geometrías corresponden a los tipos 2 y 4 de ISO 37 para elastómeros. Los resultados obtenidos con estas probetas no son directamente comparables con los de las probetas estándar.
- Probetas 1BA y 1BB: Variantes proporcionalmente reducidas del tipo A2. Se utilizan cuando no es posible fabricar u obtener probetas estándar. Para realizar el ensayo, las velocidades de ensayo deben adaptarse en consecuencia.
- Probetas CP y CW: Estas probetas se utilizan con frecuencia para estudios de envejecimiento, exposición a la intemperie o almacenamiento en contacto con medios. En particular, el tipo CW puede fabricarse a partir de la parte central de una probeta A1 o A2, por lo que resulta adecuado para estudios comparativos tras la exposición a influencias ambientales.
En principio, ISO 527-2 recomienda utilizar las probetas estándar A1 o A2, ya que garantizan la máxima comparabilidad de los resultados de ensayo. Las probetas de menor tamaño solo deben utilizarse cuando las geometrías estándar no estén disponibles o no puedan utilizarse por motivos técnicos.
El acondicionamiento de las probetas es fundamental para obtener resultados de ensayo comparables y reproducibles según ISO 527-1/-2. Los plásticos reaccionan a los efectos de la temperatura y la humedad, lo que puede modificar valores característicos como el módulo de tracción, la tensión de fluencia, la resistencia a tracción y la deformación.
Por este motivo, la norma exige que las probetas de una serie de ensayos se preparen, acondicionen y ensayen en condiciones idénticaswerden. Solo así puede garantizarse que las diferencias observadas en los resultados se deban realmente al material y no a diferentes condiciones ambientales.
Por tanto, para obtener comparaciones de materiales significativas, las condiciones de acondicionamiento y ensayo deben mantenerse siempre uniformes y documentarse.
Para muchas aplicaciones de ensayo según ISO 527-1/-2, un extensómetro clip-on constituye una solución económica y conforme a norma. Los extensómetros clip-on de ZwickRoell están disponibles para longitudes de medición de 50 mm y 75 mm y son especialmente adecuados para ensayos rutinarios, así como para determinar el módulo de tracción y los valores característicos de tensión.
Los extensómetros de contacto manual son ideales para:
- Aplicaciones de control de calidad
- Termoplásticos rígidos y semirrígidos
- Materiales con deformaciones moderadas
- Mediciones estándar del módulo de tracción, la tensión de fluencia y la resistencia a tracción
Para deformaciones elevadas, diferentes clases de materiales o procesos de ensayo automatizados, los extensómetros de brazos palpadores y los sistemas ópticos ofrecen ventajas adicionales. Estos sistemas permiten medir automáticamente la deformación en rangos de medición más amplios y cumplen los elevados requisitos de ISO 527-1/-2 para la determinación del módulo.
La capacidad necesaria de la máquina de ensayos depende del material que se vaya a ensayar y de las cargas de ensayo previstas. Sin embargo, para los ensayos de tracción según ISO 527-1/-2, la fuerza de ensayo máxima no es el único factor determinante. Igualmente importantes son la precisión de medición y el rango de fuerza en el que se alcanza dicha precisión. ISO 527 exige que la medición de fuerza cumpla los requisitos de ISO 7500-1, normalmente con una precisión de ±1 % del valor medido (clase 1).
Para la mayoría de las aplicaciones según ISO 527-1/-2:
- Los sistemas de 1 kN a 5 kN son adecuados para materiales de menor resistencia y probetas pequeñas.
- Los sistemas de 10 kN se utilizan con frecuencia para ensayos rutinarios de plásticos.
- Pueden ser necesarias capacidades superiores para materiales altamente reforzados o secciones transversales excepcionalmente grandes.
El aspecto más importante no es únicamente la fuerza máxima, sino seleccionar una máquina de ensayos y una célula de carga que ofrezcan una resolución y precisión de medición suficientes en todo el rango de fuerza previsto. Una célula de carga correctamente dimensionada mejora la calidad de la medición, especialmente en la determinación del módulo y en los ensayos de materiales de menor resistencia.
ASTM D638 e ISO 527 se encuentran entre las normas más utilizadas en todo el mundo para los ensayos de tracción en plásticos. Ambas normas se utilizan para determinar propiedades mecánicas como el módulo de tracción, la tensión de fluencia, la resistencia a tracción y la deformación. Sin embargo, los resultados de ensayo no son directamente comparables, ya que los métodos de ensayo y la evaluación difieren en varios aspectos.
Las principales diferencias son:
- Geometrías de las probetas y longitudes de medición: ASTM D638 utiliza cinco tipos de probeta normalizados, siendo el tipo I la probeta preferente para plásticos rígidos. ISO 527 recomienda principalmente los tipos de probeta A1 (moldeada por inyección) y A2 (mecanizada) para obtener resultados comparables. Para A1 se prefiere una longitud de medición de 75 mm, mientras que para A2 se utiliza una longitud de medición de 50 mm. Además, ISO define otras probetas de menor tamaño o específicas para determinadas aplicaciones.
- Requisitos en la medición del alargamiento
- Definición de la velocidad de ensayo
- Determinación de los resultados: Las normas presentan diferencias en la determinación de determinados valores característicos, así como en la evaluación de las deformaciones después del punto de fluencia. Por este motivo, un mismo material puede proporcionar resultados diferentes según ASTM D638 e ISO 527.
ASTM D638 se utiliza principalmente en Norteamérica, mientras que ISO 527 se especifica con mayor frecuencia a escala internacional. Por este motivo, las empresas que operan en mercados globales suelen disponer de capacidad de ensayo para ambas normas. Los resultados obtenidos según ASTM D638 e ISO 527 solo deben compararse si se tienen en cuenta las diferencias entre ambos métodos.
Para películas y láminas de plástico con un espesor inferior a 1 mm se utiliza ISO 527-3. Esta parte de la serie de normas ISO 527 tiene en cuenta los requisitos específicos de las películas y los materiales en forma de lámina de poco espesor y define las probetas adecuadas y las condiciones de ensayo adaptadas a estos materiales.
Como alternativa, especialmente en Norteamérica, también se utiliza con frecuencia ASTM D882 para los ensayos de tracción en películas. Sin embargo, los resultados obtenidos según ASTM D882 e ISO 527-3 no son directamente comparables debido a las diferencias en las condiciones de ensayo y los métodos de evaluación.
La serie de normas ISO 527 contiene partes específicas para los composites de matriz polimérica. Mientras que ISO 527-2 describe las condiciones de ensayo para materiales de moldeo y extrusión, ISO 527-4ISO 527-5 regula el ensayo de plásticos reforzados con fibras isotrópicos y ortotrópicos, así como la ISO 527-5, el ensayo de plásticos reforzados con fibras unidireccionales.
Los materiales reforzados con fibras largas, como los CFRP o GFRP, presentan diferentes propiedades mecánicas en función de la orientación de las fibras, la estructura del laminado y el proceso de fabricación. Por este motivo, para estos materiales se utilizan geometrías de probeta y condiciones de ensayo específicas, definidas en las correspondientes partes de la serie ISO 527.
En Norteamérica también se utiliza con frecuencia ASTM D3039 para los ensayos de tracción en composites. Sin embargo, los resultados obtenidos según ASTM D3039 e ISO 527-4/-5 no son directamente comparables debido a las diferencias en las condiciones de ensayo.
La determinación del módulo de tracción es uno de los aspectos más exigentes del ensayo de tracción según ISO 527-1/-2. El módulo de tracción se determina en la zona lineal de la curva tensión-deformación entre el 0,05 % y el 0,25 % de deformación. La norma recomienda calcularlo mediante una recta de regresión, ya que proporciona resultados estadísticamente más robustos que la evaluación basada en dos puntos de medición individuales.
Para medir el módulo, ISO 527-2 especifica una velocidad de ensayo de 1 mm/min para los tipos de probeta preferentes A1 y A2, lo que corresponde a una velocidad de deformación de aproximadamente un 1 % por minuto.
La precisión de la medición de la deformación reviste especial importancia. Dado que, con una longitud de medición de 75 mm, la medición abarca únicamente una variación de longitud de aproximadamente 150 µm y, con una longitud de medición de 50 mm, de aproximadamente 100 µm, ISO 527-1/-2 establece requisitos adicionales para el extensómetro. Para determinar el módulo, la variación de longitud debe medirse con una precisión de ±1 % o de ±1 µm a ±1,5 µm.
La resistencia a tracción es la tensión de tracción máxima que alcanza una probeta durante el ensayo de tracción según ISO 527. Se calcula a partir de la fuerza máxima medida con respecto a la sección transversal inicial de la probeta.
En muchos termoplásticos, la tensión máxima se alcanza en el punto de fluencia. En este caso, la resistencia a tracción corresponde a la tensión de fluencia. En otros materiales, la tensión máxima no se alcanza hasta poco antes de la rotura. En este caso, la resistencia a tracción se determina como la tensión máxima antes del fallo de la probeta.
El coeficiente de Poisson se determina habitualmente en el marco de un ensayo de tracción según ISO 527. Para ello, se miden simultáneamente la deformación longitudinal y la deformación transversal de la probeta y se establece la relación entre ambas. El coeficiente de Poisson puede determinarse junto con otros valores característicos, como el módulo de tracción, la resistencia a tracción y la tensión de fluencia.
La anchura y el espesor de la probeta deben determinarse con precisión antes del ensayo, ya que todos los valores característicos relacionados con la tensión, como el módulo de tracción, la tensión de tracción y la tensión de fluencia, se basan en la sección transversal inicial de la probeta.
Debe prestarse especial atención a la medición del espesor de las probetas moldeadas por inyección, ya que los rechupes (sink marks) pueden provocar errores de medición. Una desviación de tan solo 0,1 mm en una probeta de 4 mm de espesor puede provocar un error de aproximadamente el 2,5 %. Por este motivo, ISO 527-1/-2 recomienda medir el espesor con un micrómetro.
La anchura de la probeta también debe medirse en las posiciones especificadas en la norma para minimizar la influencia de los ángulos de desmoldeo y obtener valores representativos de la sección transversal.
La medición de la deformación es uno de los factores de influencia más críticos en los ensayos según ISO 527-1/-2. En particular, para determinar el módulo de tracción, la deformación debe medirse con una precisión muy elevada en el intervalo comprendido entre el 0,05 % y el 0,25 %.
Dado que las variaciones de longitud medidas en este intervalo son de tan solo unos 100 a 150 µm, ISO 527-1/-2 complementa los requisitos generales aplicables a los extensómetros con requisitos adicionales para la determinación del módulo. Una precisión insuficiente en la medición de la deformación puede influir considerablemente en el resultado del módulo.
Por este motivo, para los ensayos según ISO 527-1/-2 solo pueden utilizarse sistemas de medición de la deformación que cumplan la precisión de medición requerida, como extensómetros clip-on, extensómetros de brazos palpadores o sistemas de medición ópticos.
Webinar: Ensayo de tracción en plásticos según ISO 527: Consejos y trucos para realizar ensayos eficientes
En este webinar conocerá los principales requisitos de ISO 527 para el ensayo de tracción en plásticos y, mediante ejemplos prácticos, recibirá recomendaciones concretas para evitar las fuentes de error más habituales y realizar los ensayos de forma eficiente y conforme a norma.
Descargas sobre ISO 527- 1/ -2
- Folleto sectores: Plástico y goma PDF 9 MB
- Información del producto: CMU 30 y CMU 80 PDF 718 KB
- Información de producto: zwickiLine hasta Fmáx. 5 kN PDF 820 KB
- Información del producto: ProLine, Fmáx. 5-100 kN PDF 1 MB
- Información del producto: AllroundLine, Fmáx. 5-100 kN PDF 1 MB
- Información del producto: Mordazas neumáticas, Fmáx. 10 kN / 20 kN PDF 2 MB
- Información del producto: Mordazas de tornillo, Fmáx. 5 kN / 10 kN PDF 485 KB
- Información del producto: Mordazas en cuña, Fmáx. 10 kN / 20 kN PDF 713 KB
- Información del producto: Mordazas en cuña "Cuerpo acciona cuñas" Fmáx. 10 kN PDF 690 KB
- Información de producto: digiClip PDF 590 KB
- Información del producto: Extensómetros clip-on PDF 525 KB
- Información de producto extensómetro makroXtens PDF 637 KB
- Información del producto: videoXtens 2-150 HP PDF 1 MB
