ISO 179-1 | ISO 179-2 Resistencia al impacto y resiliencia en plásticos según el método Charpy

Los ensayos de impacto Charpy y de flexión por impacto según las normas ISO 179-1 e ISO 179-2 proporcionan valores característicos de resistencia al impacto a altas tasas de deformación en forma de valor de energía por superficie. Los ensayos se suelen realizar en un clima normalizado o a bajas temperaturas.

Las áreas de aplicación son:

• La comparación de diferentes compuestos de moldeo
• Creación de mapas de material, p. ej., según la norma ISO 10350-1
• Control de tolerancia en el marco de inspección de entrada de mercancía y aseguramiento de la calidad
• Ensayo de piezas prefabricadas a partir de probetas extraídas
• Medición de los efectos del envejecimiento.
• Análisis de mecánica de la fractura

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 a la hora de realizar ensayos a bajas temperaturas. Como los apoyos de la probeta están más alejados de la entalla, se evita una rápida transferencia de calor a las áreas críticas de la probeta, lo que simplifica el enfriamiento en un equipo de enfriamiento externo y la posterior alimentación al equipo de ensayos.

• Para los ensayos de impacto Charpy no instrumentados convencionales según la norma ISO 179-1, se emplean péndulos de impacto, definidos con gran detalle en la norma ISO 13802. Esto permite una buena comparabilidad de los ensayos en diferentes equipos de ensayos, laboratorios, usuarios y ubicaciones.
• El principio de medición se basa en un péndulo con una energía potencial y altura de caída determinadas que libera parte de su energía cinética al golpear la probeta. Como resultado, el martillo del péndulo ya no vuelve a la altura original de caída después del impacto. La diferencia de altura medida entre la altura de caída y la altura de subida se convierte en una medida de la energía absorbida. Al definir la altura de caída, también se determina la velocidad de impacto, de modo que los ensayos se llevan a cabo a tasas de deformación comparables.
• Cada martillo del péndulo puede usarse en un rango del 10% al 80% de su energía potencial. Si varios martillos del péndulo cumplen esta condición para ensayar un material, hecho que suele suceder debido a la superposición de los rangos de trabajo de los diferentes martillos, se utiliza el martillo del péndulo con la mayor energía potencial. De esta forma se garantiza que la caída de velocidad en el proceso de impacto se reduzca al mínimo.
• El tipo de medición implica que se atribuyan todas las pérdidas de energía a la probeta. Por esta razón, es importante minimizar, corregir o eliminar completamente cualquier fuente externa de error. En la norma ISO 13802 existen especificaciones estrictas para las pérdidas por fricción producidas inevitablemente por la fricción del aire y la fricción en los puntos de apoyo del martillo del péndulo, así como por los controles en el marco de la calibración. Los valores de corrección se miden y se asignan a cada martillo del péndulo. Para garantizar la calidad de la medición, es esencial que el péndulo de impacto esté montado sobre una base con masa suficiente y libre de vibraciones, ya sea en una mesa de laboratorio muy estable, en una superficie de trabajo atornillada a una pared sólida o en una plataforma de obra. Las vibraciones internas del equipo se minimizan a través del diseño. Por ello, ZwickRoell utiliza martillos con doble vástago fabricados de materiales de carbono unidireccionales, que tienen una masa muy reducida y al mismo tiempo ofrecen una rigidez óptima de las varillas del péndulo.

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

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 del ensayo de impacto Charpy instrumentado según la norma ISO 179-2 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 realizar 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 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.