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

Las normas ISO 179-1 (ensayo de resistencia al impacto no instrumentado) e ISO 179-2 (ensayo de resistencia al impacto instrumentado) describen el ensayo de impacto Charpy para determinar la resistencia al impacto en materiales plásticos.Los ensayos de impacto según el método Charpy también se describen en la norma ASTM D6110.

Los ensayos de impacto que utilizan el método Charpy se utilizan para caracterizar un plástico a altas tasas de deformación.La solicitación se produce en forma de impacto en un dispositivo de flexión en 3 puntos.En el método clásico, el resultado se representa como la absorción de energía de la probeta.Además, los métodos de medición instrumentados permiten la visualización de diagramas de fuerza-recorrido, proporcionan información adicional sobre el material y la asignación automática del tipo de fractura.

En el marco de la norma para datos únicos, ISO 10350-1, el método Charpy ISO 179-1 es el preferido para medir la resistencia al impacto.El ensayo se lleva a cabo, preferiblemente, enprobetas sin entalla con impacto en el lado estrecho (1eU).Si la probeta no se rompe en esta configuración, el ensayo se lleva a cabo con probetas con entalla.En ese caso, los resultados del ensayo no son directamente comparables.Si tampoco se llega a la rotura con probetas con entalla, se utiliza el método de tracción por impacto, de acuerdo con la norma ISO 8256.

Objetivos de los ensayos de impacto 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.

Requisitos para el ensayo

Requisitos para el ensayo

Ensayo de Charpy convencional según ISO 179-1
Ensayo Charpy instrumentado según la norma ISO 179-2

Ensayo de Charpy convencional según ISO 179-1

Para los ensayos de impacto Charpy convencionales, se utilizan péndulos de impacto, que se definen 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 martillo del péndulo definido en términos de energía potencial y altura de caída, que libera parte de su energía cinética cuando se impacta 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 excluir completamente cualquier fuente externa de error.La norma ISO 13802 define especificaciones estrictas para las pérdidas por fricción que surgen inevitablemente por la fricción del aire y la fricción en los puntos de apoyo del martillo del péndulo, así como los controles en el marco de la calibración.Los valores de corrección se miden y se asignan a cada martillo del péndulo.Para la calidad de la medición, una masa suficiente y una instalación sin vibraciones delpéndulo de impacto, en una mesa de laboratorio muy estable, en una superficie atornillada a una pared robusta en una tarima de obra, son fundamentales.Las vibraciones internas del dispositivo se minimizan a través del diseño.Por ejemplo, ZwickRoell utiliza martillos con doble barra fabricados de materiales de carbono unidireccionales, de masa muy reducida y con una rigidez óptima de las varillas.

Ensayo Charpy instrumentado según la norma ISO 179-2

Al registrar el diagrama de fuerza-tiempo 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 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, se puede cubrir todo el rango de medición definido 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.

ISO 179-1 e ISO 179-2:

Determinación de la resistencia al impacto Charpy según las normas ISO 179-1 e ISO 179-2 con un péndulo de impacto HIT.

Productos adecuados para determinar la resistencia al impacto Charpy según ISO 179

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