ISO 37 / DIN 53504: Ensayo de tracción en caucho y elastómeros
Las normas ISO 37 y DIN 53504 describen métodos para determinar las propiedades mecánicas del caucho vulcanizado o termoplástico. Sirven para determinar la tensión de tracción, la resistencia a tracción y el alargamiento a la rotura, así como los valores del módulo de Young, que se definen como la tensión de tracción a elongaciones específicas, o viceversa. Asimismo, puede determinarse la deformación de fluencia y la tensión de fluencia, por ejemplo en elastómeros termoplásticos. Todos los valores se determinan mediante ensayo de tracción a velocidad de tracción constante.
Otro método normalizado para caracterizar las propiedades de tracción de caucho vulcanizado termoestable y de los elastómeros termoplásticos se define en la norma ASTM D412.
A continuación, explicamos los aspectos clave. No obstante, para realizar ensayos según la norma ISO 37 y DIN 53504, es imprescindible adquirir la norma íntegra.
Objetivo y ámbito de aplicación Probetas Realización del ensayo Vídeo Valores característicos Sistemas de ensayos Automatización Preguntas frecuentes Solicite asesoramiento
ISO 37 / DIN 53504: Objetivo y ámbito de aplicación
Con la aplicación de las normas ISO 37 / DIN 53504 se garantiza que puedan realizarse ensayos repetibles y comparables, independientemente del laboratorio de ensayo. Para ello, establece los requisitos relativos a la forma de la probeta, la velocidad del ensayo, el acondicionamiento y la evaluación de los resultados.
Las normas y los ensayos se emplean a lo largo de toda la cadena de valor de la industria del caucho. Esto incluye desde los fabricantes de materias primas y los centros de investigación, pasando por el desarrollo y la producción de compuestos, hasta la industria transformadora, que fabrica productos como, por ejemplo, neumáticos, amortiguadores, juntas, correas, bandas transportadoras, así como guantes de goma, preservativos u otros productos de caucho.
Probetas tipo halterio ISO 37 y DIN 53504
Para el ensayo de tracción en caucho, tanto la ISO 37 como la DIN 53504 definen cinco tipos admisibles de probetas y dos tipos admisibles de probetas en forma de anillo. Entre normas, las probetas presentan ligeras diferencias.
| Tipo | I (min) mm | Is mm | bk mm | b mm | a mm | L0 mm | r1 mm | r2 mm | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 37 | 1 | 115 | 33±2 | 25±1 | 6.2±0.2 | 2±0.2 | 25±0.5 | 25±2 | 14±1 |
| 1A | 100 | 21±1 | 25±1 | 5±0.1 | 2±0.2 | 20±0.5 | 25±2 | 11±1 | |
| 2 | 75 | 25±1 | 12.5±1 | 4±0.1 | 2±0.2 | 20±0.5 | 12.5±1 | 8±0.5 | |
| 3 | 50 | 16±1 | 8.5±0.5 | 4±0.1 | 2±0.2 | 10±0.5 | 10±0.5 | 7.5±0.5 | |
| 4 | 35 | 12±0.5 | 6±0.5 | 2±0.1 | 1±0.1 | 10±0.5 | 3±0.1 | 3±0.1 | |
| DIN 53504 | S1 | 115 | 33 | 25 | 6 | 2±0.2 | 25 | 25 | 14 |
| S1A | 100 | 25 | 25 | 5 | 2±0.2 | 25 | 20 | 11 | |
| S2* | 75 | 25 | 12,5 | 4 | 2±0.2 | 20 | 12,5 | 8 | |
| S3 | 35 | 12 | 6 | 2 | 1±0.1 | 10 | 3 | 3 | |
| S3A | 50 | 16 | 8,5 | 4 | 2±0.2 | 10 | 10 | 7,5 |
*Nota DIN 53504: Preferentemente debe utilizarse la probeta tipo halterio S2
Probetas anulares según ISO 37 / DIN 53504
| Diámetro exterior d3 | Diámetro exterior d4 | Ancho b | Espesor a | ||
|---|---|---|---|---|---|
| ISO 37* | A | 52,6 | 44.6±0.2 | 4±0.2 | 4±0.2 |
| B | 10 | 8±0.1 | 1±0.1 | 1±0.1 | |
| DIN 53504 | R1 | 52,6 | 44,6 | 4,0 | 4±0,2 o 6,3±0,3 |
| R2 | 44,6 | 36,6 | 4,0 | 4±0,2 o 6,3±0,3 |
* Se utiliza preferentemente la probeta anular de tipo A. El tipo B se emplea cuando no se dispone de material suficiente para la probeta de mayor tamaño tipo A.
Preparación de probetas
- Las probetas deben fabricarse y medirse conforme a DIN ISO 23529
- Por lo general, las probetas tipo halterio y las probetas anulares pueden fabricarse mediante una prensa de corte con el troquel de corte correspondiente para cada forma de probeta.
Para la fabricación normalizada de probetas anulares y probetas tipo halterio, ZwickRoell dispone de dos prensas troqueladoras manuales.
Ejecución del ensayo según ISO 37 / DIN 53504
Ensayos con probetas tipo halterio:
- ISO 37: Antes del ensayo, se mide el espesor de la probeta en el centro y en los extremos de la zona paralela, y la sección transversal se calcula a partir del valor mediano de tres mediciones. Tras poner a cero la medición de fuerza en estado libre, la probeta tipo halterio se inserta en las mordazas de la máquina de ensayos, alineada con el eje de la máquina, de modo que la tensión actúe de uniformemente sobre la sección transversal. Para iniciar el ensayo en un estado de deformación definido, se recomienda aplicar una precarga ligera de 0,1 MPa y colocar el extensómetro en ese estado.
- DIN 53504: Antes del ensayo de tracción, se mide el espesor de la probeta tipo halterio en al menos tres puntos a temperatura ambiente (RT), preferentemente en los extremos de la zona paralela y en el centro. La sección transversal inicial se calcula a partir de la mediana del espesor y de la dimensión de troquelado del ancho de la probeta. La probeta tipo halterio se sujeta en las mordazas de modo que su eje longitudinal coincida con el eje mecánico de la máquina de ensayos de tracción y la probeta se mantenga uniforme sin deslizarse. Se aplica una precarga de aproximadamente < 0,1 MPa con una velocidad de avance < 50 mm/min y la máquina se detiene. Se acopla el extensómetro y se inicia la máquina con la velocidad de ensayo establecida en la norma. Durante el ensayo se registran la fuerza y la variación de longitud, que se representan como diagrama tensión-deformación. Para la medición de la deformación, se recomienda utilizar un sistema de medición óptico sin contacto.
Velocidades de ensayo:
| ISO 37 | DIN 53504 | |
|---|---|---|
| Tipo 1 / S1 | 500 mm/min | 500 mm/min |
| Tipo 1A / S1A | 500 mm/min | 500 mm/min |
| Tipo 2 / S2 | 500 mm/min | 200 mm/min (500 ± 50 mm/min posible, previo acuerdo) |
| Tipo 3 / S3 | 200 mm/min | 200 mm/min |
| Tipo 4 / S3A | 200 mm/min | 200 mm/min |
Ensayo con probeta anular:
- ISO 37: Antes del ensayo conforme a ISO 37, se miden el ancho radial y el espesor axial en aprox. seis puntos distribuidos uniformemente alrededor del anillo. La mediana de cada serie de mediciones se utiliza para el cálculo del área de la sección transversal. Antes de iniciar el ensayo, se pone a cero la cadena de medición de fuerza en estado sin carga y se ajusta la distancia entre rodillos a la dimensión indicada en la norma. La probeta se coloca sobre los rodillos y la máquina se pone en marcha con la velocidad de ensayo especificada. Mientras se realiza el ensayo a la velocidad definida por la norma, es importante que los rodillos giren para evitar una restricción de la deformación por fricción entre la probeta y el rodillo.
- DIN 53504: Antes del ensayo de tracción, se mide el espesor de la probeta en al menos tres puntos a temperatura ambiente (RT). En el ensayo de tracción con probetas anulares, la variación de la distancia entre ejes de los rodillos se utiliza como recorrido del travesaño de la máquina de ensayos (véase la tabla inferior) para la medición de la deformación.
Distancia entre rodillos especificada:
| Rodillos para | ISO 37 | DIN 53504 |
|---|---|---|
| Tipo A (estándar) | 30+0,2 / 0 mm | |
| Tipo A (alternativo) | 35+0,2 / 0 mm | |
| Tipo B (estándar) | 5,5+0,2 / 0 mm | |
| R1 | 35 mm | |
| R2 | 28,7 mm |
Denominación de los valores característicos determinados según ISO 37
Ensayo con probetas tipo halterio o probetas anulares:
- TS = Resistencia a tracción
- TSb = Resistencia al desgarro
- Eb = Alargamiento a la rotura
- Es = Alargamiento a la fuerza especificada (1 MPa)
- Se = Fuerza a desplazamiento especificado x 1% (50%)
Denominación de los valores característicos determinados según DIN 53504
Ensayo con probetas tipo halterio o probetas anulares:
- σmáx. = Resistencia a tracción
- σR = Resistencia al desgarro
- εR = Alargamiento a la rotura
- σ50 = Fuerza a desplazamiento especificado x1%
- σ100 = Fuerza a desplazamiento especificado x2%
Resultados adicionales:
- σ200 = Fuerza a desplazamiento especificado x3%
- σ300 = Fuerza a desplazamiento especificado x5%
- σ500 = Fuerza a desplazamiento especificado x10%
ISO 37 y DIN 53504: Sistemas de ensayos
Un requisito del ensayo conforme a las normas ISO 37 / DIN 53504 es la deformación de la probeta. A medida que aumenta la longitud de la probeta, el recorrido del travesaño debe ser lo suficientemente largo −y, con ello, el bastidor de carga lo suficientemente alto− para poder registrar la elongación de la probeta estirada hasta la rotura. ZwickRoell ofrece máquinas de ensayos universales para ello:
- zwickiLine: solución compacta para pequeñas cargas de ensayo de hasta 5 kN y con un área de ensayo de hasta 1365 mm
- ProLine para ensayos normalizados y aplicaciones sencillas con un área de ensayo de 1050 mm a 1450 mm
- AllroundLine: adaptable y versátil con un área de ensayo de 1030 mm a 2560 mm
Mordazas para ensayos según ISO 37 e DIN 53504
Para la selección de las mordazas adecuadas debe tenerse en cuenta tanto el número previsto de ensayos por día o por semana como el espesor y las propiedades del material de la probeta. ZwickRoell ofrece para ello diferentes tipos de mordazas, desde mordazas mecánicas manuales hasta sistemas neumáticos de fácil manejo, cada uno con las mandíbulas adecuadas.
- Mordazas neumáticas: La fuerza de sujeción se genera mediante actuadores neumáticos y puede accionarse mediante control manual o con pedal. Una fuerza de sujeción independiente de la fuerza de tracción garantiza una velocidad de ensayo constante durante toda la secuencia del ensayo.
- Mordazas de pinza: cierre bilateral. La fuerza de sujeción aumenta proporcionalmente a medida que aumenta la fuerza de tracción debido al efecto tijera. De esta forma, se garantiza un reapriete posterior de las probetas con tendencia a contraerse.
- Para las probetas anulares se requiere un útil compuesto por dos rodillos giratorios.
Extensómetros para el ensayo según la norma ISO 37 / DIN 53504
En el ensayo de probetas tipo halterio según ISO 37 / DIN 53504, no solo se deforma la zona central de la probeta, sino también los extremos. Por ello, las normas exigen una precisión del extensómetro definida. Estos requisitos pueden cumplirse bien mediante extensómetros con brazos sensoresque miden por contacto directamente sobre la probeta o bien mediante extensómetros ópticos/sin contacto. ZwickRoell ofrece extensómetros adecuados de gran precisión: desde extensómetros manuales rentables hasta sistemas totalmente automáticos, sin intervención del operador y con la máxima reproducibilidad de los resultados de los ensayos.
¿Tiene alguna consulta sobre los requisitos de ensayo o los retos que plantean las normas ISO 37 / DIN 53504? Póngase en contacto con nuestros expertos:
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Ensayos de tracción automatizados según ISO 37 / DIN 53504
Los ensayos de tracción en caucho y elastómeros según ISO 37 / DIN 53504, también pueden realizarse de forma automatizada, es decir, con alimentación de probetas totalmente automática. Un sistema de ensayos automatizado se utiliza principalmente cuando hay un gran volumen de probetas o se quieren evitar las influencias del operador. Factores como la temperatura o la humedad de la mano, así como una colocación imprecisa o inclinad de la probeta en las mordazas, pueden afectar a los resultados del ensayo.
- El sistema de ensayos automatizado roboTest L puede ensayar hasta 350 probetas de forma autónoma. Un medidor de espesor integrado en el sistema mide el espesor de la probeta de forma precisa y comparable. La pinza coloca la probeta en la máquina de ensayos y se inicia el ensayo de tracción automáticamente de conformidad con las normas ISO 37 / DIN 53504. Tras el ensayo, se retiran los restos de probetas de las mordazas con unas pinzas de eliminación.
- El sistema de ensayos automatizado roboTest R es más complejo y permite la integración de otros dispositivos, como una estación de marcado de probetas, una estación de centrado o una cámara de temperatura para el atemperado exacto de las probetas.
- Para evitar la influencia del operador incluso en series pequeñas de probetas (tipo 1+2 / S1+S2), ZwickRoell ofrece el sistema de ensayos ALEX: sencillo, compacto y económico, que puede utilizarse a partir de series de tan solo 10 probetas.
Descargas para el ensayo de tracción en caucho según ISO 37 / DIN 53504
- Folleto de producto: Máquinas y equipos de ensayos para materiales plásticos y caucho PDF 9 MB
- Información del producto: Mordazas neumáticas, Fmáx. 2,5 kN PDF 3 MB
- Información del producto: Mordazas de pinza, Fmáx. 2,5 kN PDF 348 KB
- Información del producto: Mordazas para probetas de anillo, Fmáx. 2,5 kN PDF 4 MB
- Información del producto: lightXtens: ensayo sin contacto, sencillo y totalmente automático de materiales de gran elasticidad PDF 886 KB
- Información del producto: videoXtens 1-270 P PDF 1 MB
- Información del producto: Extensómetro multiXtens II HP PDF 1 MB
- Información del producto: Sistema de ensayos automatizado 'roboTest L’ (lineal) para plásticos PDF 71 KB
- Información del producto: Sistema de ensayos automatizado 'roboTest R’ para plásticos PDF 86 KB
- Información del producto: ALEX: nuestro experto en automatización para laboratorios PDF 308 KB
- Información del producto: Prensas troqueladora PDF 823 KB
Preguntas frecuentes sobre las normas ISO 37 y DIN 53504
Las normas ISO 37 y DIN 53504 describen métodos para determinar las propiedades mecánicas de elastómeros vulcanizados o termoplásticos. Describen la realización de ensayos de tracción en probetas normalizadas (probetas tipo halterio y probetas anulares) y sirven para determinar la tensión de tracción, la resistencia a tracción y el alargamiento a la rotura, así como los valores del módulo de Young, que se definen como la tensión de tracción a elongaciones específicas, o viceversa. Asimismo, puede determinarse la deformación de fluencia y la tensión de fluencia, por ejemplo en elastómeros termoplásticos. Todos los valores se determinan mediante ensayo de tracción a velocidad de tracción constante.
Ambas normas describen el ensayo de tracción de elastómeros, aunque difieren en algunos detalles. La ISO 37 tiene un enfoque internacional y define principalmente probetas tipo halterio (dumbbell) y probetas anulares de los tipos A y B, con dimensiones y condiciones de ensayo definidas. La DIN 53504 es la versión alemana, que si bien se basa en gran medida en la ISO 37, incluye tipos adicionales de probetas en forma de anillo y métodos importantes para aplicaciones industriales.
