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ISO 178 | Ensayo de flexión en 3 puntos en plásticos

El ensayo de flexión en 3 puntos según la norma ISO 178 se emplea para determinar las propiedades de flexión de materiales termoplásticos y termoestables. Los principales resultados que se obtienen en este ensayo son el módulo de flexión, que se calcula a partir de la pendiente inicial de la curva tensión-deformación, la resistencia a la flexión y la deformación a la flexión en el momento del fallo de la probeta. En el caso de los plásticos dúctiles, el esfuerzo de flexión suele determinarse a una deflexión definida.

La configuración del ensayo en el ensayo de flexión en 3 puntos según la ISO 178 consiste en dos apoyos paralelos y un punzón de flexión en el centro, entre los que se deforma una probeta estándar en el rango de pequeños ángulos de flexión. Con la medición de las fuerzas de flexión y la deflexión, se determinan la tensión y la deformación de la fibras de borde de la probeta, a partir de las cuales se calculan los resultados individuales del ensayo en forma de datos únicos.

Otro método normalizado para caracterizar las propiedades de flexión de los plásticos está definido en la norma ASTM D790.

Objetivo y valores característicos Realización del ensayo Probetas y dimensiones Requisitos para el ensayo Equipos de ensayos Opciones de automatización Solicite asesoramiento Descargas

Objetivo y valores característicos del ensayo de flexión en 3 puntos ISO 178

Los ensayos de flexión en 3 puntos definidos en las normas ISO 178 y ASTM D790 representan los métodos clásicos normalizados para la caracterización de plásticos rígidos y semirrígidos. Las propiedades de flexión determinadas en estos ensayos son de gran importancia para garantizar a diseñadores, ingenieros y fabricantes que el plástico utilizado cumple los requisitos para su aplicación prevista.

Los resultados típicos de los ensayos son:

  • Módulo de flexión y resistencia a la flexión: El módulo de flexión es una medida de la rigidez del material e indica su capacidad para resistir cargas de flexión. La resistencia a la flexión proporciona información sobre la carga máxima que el material puede soportar en flexión antes de romperse.
  • Esfuerzo al 3,5 % de alargamiento
  • tensiones y alargamientos en el límite elástico y en caso de rotura

Realización del ensayo de flexión en 3 puntos según ISO 178

  • En el ensayo de flexión en 3 puntos, según la norma ISO 178, se coloca una probeta de plástico en forma de barra entre dos soportes.
  • A continuación, se aplica una fuerza perpendicularmente a la parte superior de la probeta en el centro entre los apoyos.
  • La fuerza y la deformación de la probeta se miden para determinar el módulo de flexión y la resistencia a la flexión. La deformación por flexión se mide con el extensómetro makroXtens.

Forma y dimensiones de la probeta según ISO 178

De acuerdo con la norma ISO 178, para la caracterización del material de moldeo se toman las probetas para el ensayo de flexión en 3 puntos de la parte central de la probeta multifuncional según la norma ISO 20753. De esta forma, el polímero se ensaya en el mismo estado que en el ensayo de tracción.

L Longitud de sujeción
l1Longitud de la parte estrecha paralela/diámetro interior
l3 Longitud total / diámetro exterior
b2 Ancho de probeta en el área de los extremos
b1 Ancho de probeta en el área de longitud de medición
h Espesor de probeta

Formas de probetas y dimensiones para el ensayo de flexión en 3 puntos según la norma ISO 178
Norma Tipo Observación: l3
mm
l1
mm
b2
mm
b1
mm
h
mm
L
mm
Forma
ISO 20753 A1 Probetas de usos múltiples
mediante moldeo por inyección
≥150 80±2 20±0.2 10±0.2 4.0±0.2 115±1 Probeta halterio
ISO 178 - Parte central de la
probeta de usos múltiples
- ≥80 - 10±0.2 4 (opción preferida) - Probeta en forma de barra

 

Requisitos para el ensayo de flexión en 3 puntos

  • Generalmente, el cálculo del esfuerzo-deformación de flexión se realiza asumiendo pequeñas flechas y obviando cualquier fricción en los apoyos. Por este motivo, el método está limitado por las normas a una deformación por flexión de 3,5 %, lo que corresponde a una flecha de 6 mm en la probeta ISO con una altura de 4 mm. El error de cálculo previsto por las normas en este rango todavía se encuentra por debajo del 1%.
  • La medición de las dimensiones de probeta durante el ensayo de flexión requiere especial precaución. Como el espesor de probeta se introduce en el esfuerzo de flexión como un cálculo cuadrático, el error de medición también es una función cuadrática. Un error de medición de tan sólo 0,1 mm a una altura de probeta nominal de 4,0 mm genera un error de Esfuerzo de flexión del orden de aprox. 5 %.
  • La medición de la deflexión se mide en función del objetivo de cada laboratorio de ensayo. En función del objetivo y, por tanto, de la complejidad del ensayo, en la norma ISO 178 se prescriben diferentes tipos de medición de la flecha:

 

Tipos (I-IV) de ensayos, en orden ascendente de complejidad y exigencia de precisión
Tipo de ensayo I II III IV
Objetivo requerido
del ensayo
sólo tensión / resistencia Tensión / resistencia / deformaciones superiores al 1% Tensión / resistencia / deformaciones / valor del módulo repetible y preciso Tensión / resistencia / deformaciones / valor del módulo correcto y preciso y, por tanto, exacto
Tipo de medición de la
flecha
no requiere medición Mediante desplazamiento del travesaño Mediante desplazamiento de la cruceta con corrección de la elasticidad Medición directa mediante dispositivo de medición de la flecha

 

  • En el caso más simple (tipo I), solo se necesita determinar una fuerza o tensión máxima para que no sea necesaria la medición de la flecha.
  • Si solo se van a determinar flechas que provocan una deformación de la fibra lateral superior al 1% (tipo II), es decir, por ejemplo el límite de flexión del 3,5%, bastará con una medición simple con el sensor de recorrido del travesaño de la máquina de ensayos.
  • El tipo III definido en la norma describe el caso de un control de calidad o un ensayo de I+D con medición del módulo de flexión, que solo se utiliza para comparación interna o control de la tolerancia, es decir, no importa tanto la exactitud, sino la buena repetibilidad de la medición. En este caso, para simplificar la configuración del ensayo, se puede usar el transductor de desplazamiento del travesaño de la máquina de ensayos y una corrección de la flexibilidad de la máquina.
  • Si se quieren lograr resultados de ensayo precisos y correctos de acuerdo con el tipo IV que también sean comparables con otros laboratorios de ensayo, será imprescindible realizar una medición de la flecha en la clase de precisión 1 según ISO 9513.

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Con el software de ensayos testXpert, los usuarios se forman rápidamente y pueden empezar a ensayar de inmediato. Sólo verá las tareas relevantes y se le guiará paso a paso a través del ensayo según ISO 178.

  • Todos los valores característicos y ajustes de la norma ISO 178 incluidos en el programa de ensayo estándar cumplen la norma. El software de ensayos le guía paso a paso por el ensayo.
  • Los usuarios sólo ven los pasos que deben seguir, que están especificados en el administrador de usuarios.
  • Las dimensiones de probetas según ISO 178 se transfieren directamente al software de ensayo mediante la conexión de un micrómetro y un pie de rey digital, lo que permite ahorrar tiempo y evitar errores.
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  • El Trend Analysis detecta desviaciones a largo plazo con una simple evaluación de larga durada.

Dispositivo de flexión en 3 puntos ISO 178

Una característica profesional fundamental de nuestros dispositivos de flexión, además su exactitud dimensional, es su perfecta alineación. Los apoyos deben estar perfectamente alineados el uno con el otro, al igual que con el punzón de flexión. Los errores de ángulo pueden causar en el diagrama de tensión-deformación un pie de curva que podría falsear la determinación del módulo. Los apoyos ajustables y las sofisticadas galgas facilitan esta tarea. Los topes de centraje en los apoyos facilitan el posicionamiento exacto de las probetas.

Ventajas y características del dispositivo de flexión en 3 puntos de ZwickRoell

Dispositivo de flexión en 3 puntos con calibres de distancia según ISO 178:

  • Con el dispositivo de flexión ZwickRoell se pueden realizar ensayos hasta fuerzas máximas de 20 kN. La flecha máxima es de 36 mm.
  • Con el calibre de distancia para el ajuste de la distancia de apoyo y los topes de probeta, el dispositivo de flexión se puede ajustar para ensayos según ISO 178 y ASTM D790 conforme a la norma.
  • Según la norma ISO 178 para el ensayo de flexión en 3 puntos, la distancia entre apoyos es de 64 mm con radios de apoyo y punzón de 5 mm y una anchura de apoyo de 40 mm.
  • Los apoyos pueden centrarse distanciados entre sí y con respecto al punzón de flexión, así como alinearse con gran precisión en el eje de apoyo.
  • Los topes de probeta del dispositivo de flexión se pueden ajustar y posicionar cómodamente con ayuda del calibre de distancia según las anchuras de probeta de 10 mm (ISO 178) y 12,7 mm (ASTM D790).

ISO 178 - Soluciones ZwickRoell para la medición de la flecha

 

Los resultados del ensayo de flexión en 3 puntos según ISO 178 muestran, sobre todo, el comportamiento del material más cercano a la superficie de la probeta. En comparación con el ensayo de tracción, las flechas medidas en el ensayo de flexión son aproximadamente cuatro veces superiores a las extensiones producidas en el ensayo de tracción.

  • En referencia a los requisitos para la medición de la deflexión según el ensayo tipo III, las máquinas de ensayos de ZwickRoell pueden compensar la deformación del bastidor de carga, del sensor de fuerza y del útil de flexión a través del software de ensayo testXpert. Esto permite realizar una medición exacta a través del sensor de recorrido del travesaño de la máquina de ensayos. De esta forma, se facilita el manejo, especialmente para fines de control de calidad.
  • Si se requiere una alta reproducibilidad, como en el ensayo tipo IV según ISO 178, se recomienda el uso de un extensómetro, que permite medir la deflexión sin carga bajo la probeta. ZwickRoell ofrece los brazos sensores específicos para el ensayo de flexión, que se instalan en el extensómetro longitudinal automático makroXtens o multiXtens en el lugar de los brazos sensores de tracción.

Bastidor de carga para el ensayo de flexión en 3 puntos según ISO 178

Para llevar a cabo el ensayo de flexión en 3 puntos según la norma ISO 178 puede elegir entre nuestras máquinas de ensayos universales zwickiLine, ProLine y AllroundLine.

Ensayo de flexión en 3 puntos automatizado según la norma ISO 178

Con un gran volumen de probetas, los ensayos suponen una carga elevada de trabajo para el personal. Un sistema automatizado para el ensayo de plásticos libera al personal cualificado del laboratorio de las tareas más rutinarias y le permite dedicarse a las tareas más complejas como la interpretación de los datos obtenidos, las evaluaciones, la valoración de nuevos materiales o a las actividades de investigación.

Nuestros sistemas de ensayos automatizadosroboTest N, roboTest L y roboTest R pueden utilizarse para los ensayos de flexión en 3 puntos automatizados, según la norma ISO 178.

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  • Información del producto: Dispositivos de flexión en 3 puntos PDF 246 KB
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