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ASTM D638, propiedades de tracción plástico

El ensayo de tracción según la norma ASTM D638 proporciona las principales características mecánicas del material, como la tensión a tracción, la deformación, el módulo de tracción, el punto de fluencia, el punto de rotura y el coeficiente de Poisson. Sin embargo, se distingue en muchos aspectos técnicos del ensayo de tracción de acuerdo con la norma ISO 527-2, de modo que los dos estándares son comparables solo hasta cierto punto.

Las normas ISO 527-1 (Principios generales) y ISO 527-2 (Condiciones de ensayo de plásticos para moldeo y extrusión) también definen el ensayo de tracción en plásticos.La idea central de la norma ISO 527 es la elevada comparabilidad de los resultados de ensayo entre laboratorios, empresas y a nivel internacional.

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Objetivo del ensayo de tracción según la norma ASTM D638

Con el ensayo de tracción, se determinan las principales propiedades mecánicas de materiales de moldeo o de probetas extraídas de un componente en un punto definido.

Dichos valores característicos son:

  • Tensión a tracción:Fuerza referida a la sección inicial de la probeta
  • Deformación:Variación de la longitud de medición referida a Longitud inicial
  • Módulo de tracción:Gradiente de la curva en el diagrama de tensión-deformación
  • Punto de fluencia:Tensión y deformación en el punto de la curva donde el gradiente es cero
  • Punto de rotura:Tensión y deformación en el momento de rotura de la probeta
  • Coeficiente de Poisson: relación negativa de deformación transversal respecto a extensión longitudinal

Definición de las probetas según la norma ASTM D638

  • Se emplea preferiblemente una probeta halterio tipo I, que con un espesor de 3,2 mm (1/8 de pulgada) y una longitud de medición de 50 mm (2 pulgadas) todavía está relativamente cerca de los espesores de material habituales en componentes y, a su vez, permite alcanzar una buena precisión en la medición de la deformación.
  • Si con la probeta tipo I no se produce una rotura en la parte estrecha y paralela, la norma ASTM D638 recomienda la probeta tipo II, con un ancho de la sección paralela estrecha significativamente reducido.
  • Si solo se dispone de una pequeña cantidad de material, o si no es posible extraer una probeta más grande de un componente, entonces se usa una probeta tipo V, reducida en todas sus dimensiones respecto al tipo I.
  • Si se obtienen probetas de espesores de material de más de 7 mm a través del mecanizado, se emplea la probeta tipo III.En este caso, tanto el ancho de la sección paralela estrecha como el ancho de cabeza y la longitud total se incrementan, de modo que el espesor de la probeta es inferior al ancho.En caso de grosores superiores a 14 mm, se ajusta el espesor mediante el mecanizado.
  • La probeta tipo IV es ideal para el ensayo de polímeros muy blandos (por ejemplo, caucho) y se utiliza cuando se busca una comparación entre polímeros blandos y otros más rígidos.

Requisitos de acondicionamiento y condiciones ambientales definidos en ASTM D638

  • El cumplimiento de los requisitos de acondicionamiento y de las condiciones ambientales establecidos en relación con la temperatura y la humedad del aire es de especial importancia para la comparabilidad de los resultados del ensayo.
  • Los tiempos definidos para el acondicionamiento se encuentran generalmente en las normas del material plástico a ensayar.Además, en el marco del ensayo de materiales de moldeo, las probetas deberán almacenarse al menos durante 16 horas en un clima normalizado.
  • Si los ensayos se llevan a cabo en un clima normalizado, se refiere a un clima estandarizado especificado en la norma ASTM D618.
    Clima templado:23 ± 2 °C, 50 ± 10 %r.F.
    Clima subtropical:27 ± 2 °C, 65 ± 10 %r.F.
  • Las tolerancias indicadas corresponden a la clase 2.En la clase 1 dichas tolerancias se reducen a la mitad.
  • A temperatura ambiente, se indica un rango de temperatura algo más amplio que puede ir de 18 °C a 28 °C.
  • Asimismo, también se pueden realizar ensayos a altas y bajas temperaturas, para los que se pueden definir requisitos distintos.

Requisitos para la máquina de ensayos según ASTM D638

La fuerza y el alargamiento son las dos variables de medición fundamentales de una máquina de ensayos de materiales.Como parte de una calibración periódica, en comparación con un instrumento de medición trazable con estándares nacionales, se ha probado que dichas variables de medición alcanzan el nivel de precisión establecido en las normas de ensayo en unos rangos definidos.

Medición de fuerza (ASTM E4)


La ASTM D638 requiere una precisión de medición de ± 1% basada en el valor medido respectivo.Este requisito se verifica con una calibración según la norma ASTM E4 para todo el rango de medición del sensor de fuerza.La calidad de un sistema de medición de fuerza se define, particularmente, por la amplitud del rango de medición en el que se puede lograr la precisión requerida.Las máquinas de ensayos de ZwickRoell pueden lograr la precisión de medición requerida en la norma ASTM E4 desde tan solo 1/1000 de su rango de medición.Eso significa que se pueden medir valores del módulo y tensiones a tracción de muchos materiales con el mismo dispositivo de ensayo sin cambiar accesorios.

Medición de deformación (ASTM E83)


Las variables a medir son el recorrido del travesaño o la variación de la distancia entre pinzas, así como la deformación de la probeta medida directamente.

Para la medición del recorrido del travesaño se requiere una precisión de ± 10% en base al respectivo valor medido en la norma ASTM D638.La trayectoria transversal se utiliza en particular para determinar el alargamiento nominal a la rotura, por lo que las trayectorias a medir suelen ser relativamente grandes.

El módulo de tracción se determina con extensómetros de contacto.El error permitido para determinar el alargamiento es de 0,0002 [mm/mm].Esto corresponde a un error de deformación del 0,02% o bien, con una longitud de medición de 50 mm, un error de trayectoria permitido de 0,01 mm.

Para la medición de puntos de fluencia y alargamientos bajos de hasta aproximadamente el 20%, la ASTM D638 requiere el cumplimiento de la Clase C de acuerdo con el estándar de calibración ASTM E83.Para alargamientos de hasta el 10%, esto significa un valor de error máximo permitido fijo en la determinación de la deformación de 0,001 [mm/mm], correspondiente a una deformación de 0,1%.Para la medición de deformaciones superiores, el error relativo no debe exceder ± 1% del valor medido respectivo.

Para la medición de deformaciones superiores al 20%, la ASTM D638 permite un error de medición relativo de ± 20%, que se puede alcanzar fácilmente incluso con extensómetros relativamente sencillos.

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