Ir al contenido de la página

Ensayo de impacto de materiales plásticos

Los ensayos de impacto se llevan a cabo para determinar el comportamiento de un material a velocidades de deformación más elevadas. Para la caracterización del comportamiento de plásticos en comparación frente a solicitaciones de impacto se pueden emplear péndulos, equipos de caída libre y máquinas de ensayos de alta velocidad.

Nombre Tipo Tamaño Descargar

Comparación de equipos para el ensayo de impacto

Comparación de equipos para el ensayo de impacto

Máquinas de caída libre instrumentadas
Máquinas de ensayos de alta velocidad
Máquinas de caída libre clásicas
Péndulos de impacto clásicos
Péndulos de impacto instrumentados
Máquinas de caída libre instrumentadas HIT230F para el ensayo de impacto en plásticos

Máquinas de caída libre instrumentadas

  • Las máquinas de caída libre instrumentadas disponen de un sensor de fuerza, una fotocélula para determinar la velocidad de forma exacta y una rápida adquisición de datos de medición.
  • Así es como se pueden registrar diagramas de fuerza-recorrido completos, por ejemplo, en el ensayo de perforación.
  • A partir de estos diagramas se pueden calcular tanto los puntos de fuerza característicos como la energía de impacto absorbida.
Máquina de ensayos de alta velocidad HTM5020

Máquinas de ensayos de alta velocidad

  • Las máquinas de ensayo de alta velocidad generan, con su accionamiento hidráulico, velocidades de ensayo de hasta 20 m/s.
  • Están instrumentadas y se utilizan de forma flexible para ensayos de desgarro a alta velocidad, ensayos de perforación y ensayos de flexión a elevadas velocidades de deformación.
  • Cubren los métodos de los péndulos de impacto y de las máquinas de caída libre instrumentadas. Una gran ventaja de este tipo de máquina es su excedente energético, que junto con una regulación especial, permite alcanzar velocidades prácticamente constantes durante el ensayo.

Máquinas de caída libre clásicas

  • Las máquinas de caída libre clásicas se basan en el principio de movimiento de caída lineal.
  • Una masa con un cuerpo de impacto se libera desde una altura generalmente definida.
  • Dado que tras el impacto contra la probeta no se realiza ninguna medición más, estas máquinas de caída libre para análisis o.k. / n.o.k. se emplean en el método de la escalera (staircase method) o en el método de la esfera de reloj (around the clock method).
Péndulos de impacto de la serie HIT para determinar la resistencia al impacto y la resiliencia

Péndulos de impacto clásicos

  • Los péndulos de impacto clásicos determinan la energía absorbida en el impacto por una probeta estandarizada, midiendo la altura de elevación del martillo del péndulo tras el impacto.
  • El resultado es la resistencia al impacto o resiliencia referido a la superficie, p. ej. en kJ/m².
  • En el ensayo de tuberías, los péndulos de impacto también se emplean para los análisis o.k. / n.o.k de la rotura de probeta, sin una representación cuantitativa del resultado.
Péndulo de impacto instrumentado - Montaje de ensayo de tracción por impacto en soporte

Péndulos de impacto instrumentados

  • Los péndulos de impacto instrumentados dotados de un sensor de fuerza y una rápida adquisición de datos de medida, con una tasa de hasta 4 millones de valores de fuerza y tiempo por segundo.
  • De este modo, además de los valores de energía del trabajo de impacto también se pueden registrar otros datos, por ejemplo, las líneas de fuerza y de deflexión, así como valores característicos de mecánica de la fractura.

Ensayos de impacto con péndulos

Se distingue entre 4 métodos normalizados:

  • Ensayo Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110)
  • Ensayo Charpy instrumentado (ISO 179-2)
  • Ensayo Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y de impacto de la viga en voladizo sin entalla, "Unnotched cantilever beam impact", (ASTM D 4812)
  • Ensayo tracción por impacto (ISO 8256 y ASTM D 1822)
  • Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN 53435)

Diferencias entre ISO y ASTM en ensayos de impacto:

De acuerdo con ISO, un martillo se puede emplear en un rango del 10 al 80% de su energía potencial nominal. ASTM permite hasta un 85 %.

La diferencia principal entre ISO y ASTM reside en la selección del tamaño del martillo. Según ISO, hay que emplear siempre el martillo más grande posible, a pesar de que la cobertura de rangos es a veces mínima. Esta exigencia se basa en el supuesto de que la pérdida de velocidad al romper la probeta se tiene que mantener en un mínimo. El martillo estándar descrito en ASTM tiene una energía potencial nominal de 2,7 julios, todas las demás magnitudes se obtienen multiplicando por dos. En este caso, se ha de seleccionar el martillo más pequeño del rango para el ensayo.

Comparativa de métodos de ensayo con péndulos de impacto

Ensayo de flexión por impacto Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110)

Dentro de la norma ISO 10350-1 para valores característicos de punto único, el método de ensayo preferido es Charpy según la norma ISO 179-1. Para ello, el ensayo se realiza preferiblemente en probetas no entalladas con impacto en el lado estrecho (1eU). Si la probeta no se rompe en esta configuración, el ensayo se realizará con probetas entalladas, aunque en este caso los resultados no son directamente comparables. Si con probetas entalladas todavía no se llega a la rotura de la probeta, se aplicará el método de tracción por impacto.

Ventajas del ensayo de impacto Charpy:

  • El ensayo Charpy, en comparación con el método Izod, tiene una amplia gama de aplicaciones y es el más adecuado para el ensayo de materiales que presentan rotura por cizallamiento interlaminar o efectos de superficie.
  • Además, el método Charpy ofrece ventajas en los ensayos a baja temperatura, porque los apoyos de la probeta se encuentran más alejados de la entalladura y evitan, de este modo, una rápida transmisión de calor a las partes críticas de la probeta.

Ensayo de flexión por impacto instrumentado Charpy (ISO 179-2)

Al registrar la curva temporal de fuerza se puede obtener un diagrama de fuerza-recorrido de excelente precisión, mediante la doble integración con la aplicación de una tecnología de medición de máxima calidad. Los datos adquiridos se pueden emplear de distintas maneras:

  • Valores característicos adicionales, que permiten una mejor comprensión del comportamiento del material
  • Valores característicos de mecánica de la fractura
  • Determinación automática del tipo de fractura, independiente del usuario, a partir del desarrollo de la curva en el diagrama de fuerza/desplazamiento

Las curvas de los valores de medición muestran siempre oscilaciones características. Se trata de oscilaciones de la probeta, cuya frecuencia está relacionada a nivel funcional con la geometría de la probeta, sus dimensiones y el valor del módulo del polímero.

Otra gran ventaja de la instrumentación es el amplio rango de medición. A diferencia de los péndulos de impacto convencionales, en este caso, no se miden energías, sino fuerzas. Como la electrónica de medición permite mediciones exactas a partir de 1/100 de la fuerza nominal, el tramo final de la energía de impacto medible se determina generalmente a través de la duración del ensayo y de la duración y de la frecuencia natural de los elementos de medición. De este modo es posible cubrir todo el rango de medición descrito en la ISO 179-2 con dos martillos de péndulo instrumentados: Un péndulo instrumentado de 5 J para velocidades de impacto de 2,9 m/s y un péndulo de 50 J para una velocidad de impacto de 3,5 m/s. De acuerdo con este método, también se realizan ensayos instrumentados con el método Izod y ensayos de tracción por impacto.

Ensayo de flexión según el método Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508, ASTM D 4812)

  • Para las normas ASTM es habitual trabajar según el método de ensayo Izod, establecido en la norma ASTM D 256. En este caso, se ensayan siempre probetas entalladas.
  • Un método de aplicación menos común es el impacto de la viga en voladizo sin entalla (del inglés, "unnotched cantilever beam impact") definido en la norma ASTM D 4812, parecido al método Izod, pero con probetas sin entalla.
  • En el caso de que solo se puedan producir probetas pequeñas, se puede proceder por el método "Chip-impact", de acuerdo con la ASTM D 4508, el homólogo al ensayo de flexión por impacto Dynstat.

Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN 53435)

  • Algunos fabricantes de automóviles alemanes emplean para el ensayo de probetas pequeñas el método flexión por impacto Dynstat. La ventaja de este método es que se utilizan probetas muy pequeñas que se pueden extraer de componentes relativamente pequeños.
  • Este método se describe solamente en la DIN.

Ensayo de perforación en placas de ensayo

El ensayo de perforación es de especial interés para la caracterización de materiales de moldeo. Este tipo de ensayo representa una tensión multiaxial en una placa fina, inducida por una elevada tasa de deformación. El resultado: Un diagrama fuerza-tiempo o un diagrama fuerza-desplazamiento, además de valores característicos de punto único, que describen la fuerza máxima y también la flecha en puntos característicos del diagrama.

El ensayo de perforación está normalizado por la ISO 6603-2 y la ASTM D 3763. Una variante de la norma para el ensayo de láminas plásticas es la ISO 7765-2.

Los ensayos se llevan a cabo con una altura de caída de 1 m que corresponde a una velocidad de impacto de 4,43 m/s. La energía potencial del cuerpo de caída deberá ser, como mínimo, 2,73 veces mayor que la energía de punción absorbida por el cuerpo de la probeta. De este modo, se cumplirán las especificaciones de la norma tras limitar la velocidad de caída un 20%, como máximo, de la velocidad de impacto.

Especialmente en polímero duros como el policarbonato, se produce una fricción en la punta del indentador que podría provocar una clara alteración del resultado de ensayo. Por este motivo, las normas especifican que debe lubricarse ligeramente el cuerpo de perforación.

Para el ensayo a bajas temperaturas, deberán acondicionarse las placas de ensayo durante un tiempo suficiente a la temperatura de ensayo. Para ello, se pueden emplear, según la temperatura de ensayo, refrigeradores habituales que deberán colocarse junto al equipo de ensayos. Para el ensayo se extraen las probetas del refrigerador, se colocan en la máquina de caída libre y se ensayan en pocos segundos.

Las máquinas de caída libre de la serie HIT 230F están diseñadas para tener una buena accesibilidad a la mesa de probetas. Al activar el mecanismo de liberación bimanual, se cierra el bloqueo y se ocultan todas las masas móviles, evitando cualquier peligro para el usuario, y se puede realizar el ensayo en cuestión de segundos. Frente a otras ejecuciones del equipo con cámaras de temperatura integradas, el diseño del modelo HIT 230F se distingue por su elevado volumen de probetas y su fácil manejo.

Ensayos de impacto con máquinas de ensayos de alta velocidad

Las máquinas de ensayos de alta velocidad HTM se emplean de forma universal en el ensayo de plásticos, porque, por un lado, abarcan un rango muy extenso de velocidades de ensayo y fuerzas y, por otro, tienen una gran flexibilidad de uso en régimen de tracción y compresión. La instalación de cámaras de temperatura permite realizar ensayos en un amplio espectro de temperaturas.

Comparativa de métodos de ensayo con máquinas de alta velocidad:

Buscamos y encontramos la mejor solución para sus requisitos de ensayo.

Póngase en contacto con nuestros expertos de cada sector.

¡Le asesoraremos con mucho gusto!

 

Contacte con nosotros

Productos para ensayos de impacto

Top