ASTM E345 & DIN 50154 – Ensaio de tração em folhas metálicas

Originalmente, a DIN 50154 foi desenvolvida para folhas de alumínio na indústria de embalagens. Essa área continua sendo até hoje uma aplicação principal importante, já que, em folhas de embalagem, a qualidade constante, alta ductilidade e estabilidade mecânica são essenciais.
Atualmente, a norma, em combinação com a ASTM E345, é utilizada em campos de aplicação significativamente ampliados – para todas as folhas metálicas técnicas, desde alumínio até cobre, titânio e lítio metálico. Dessa forma, o ensaio de tração segundo essas normas não é interessante apenas para aplicações clássicas, mas se estabeleceu nas tecnologias-chave para mobilidade elétrica e hidrogênio:

• Indústria de embalagens: Folhas de alumínio para embalagens de alimentos e produtos farmacêuticos
• Pesquisa e produção de baterias: Em baterias de íons lítio, são utilizadas folhas metálicas extremamente finas — folhas de cobre no lado do ânodo (aprox. 4,5–12 µm) e folhas de alumínio no lado do cátodo (aprox. 8–20 µm). Estas servem como coletores de corrente e material de suporte para camadas ativas em baterias de íons de lítio. O ensaio de tração garante que os materiais suportem as cargas no processo de produção e ao longo da vida útil da bateria. Eletrodos revestidos também podem ser testados conforme a norma.
  Mais informações sobre ensaios de baterias
• Tecnologia de hidrogênio e energia verde: Folhas de titânio em placas bipolares para células a combustível – aqui, a resistência à tração determina a vida útil e a segurança dos componentes.
  Mais sobre o ensaio de células a combustível
• Ensaios Automotivos: Ensaio de aletas em radiadores automotivos, onde folhas e tiras finas precisam suportar de forma confiável cargas mecânicas.

No nível europeu, está sendo atualmente elaborado um desenvolvimento adicional da normalização (CEN, EN), a fim de adaptar ainda melhor os métodos de ensaio a novos materiais e aplicações no futuro. Através da participação ativa no desenvolvimento contínuo de normas, especialmente para materiais de bateria e para ensaios de células a combustível, garante-se que as soluções de ensaio da ZwickRoell continuem atendendo a todos os requisitos no futuro.

As finas folhas metálicas são sensíveis e impõem exigências elevadas ao equipamento de ensaio. Isso começa na preparação das amostras, passando pela fixação, até a própria execução do ensaio:

• Máquina de ensaio: Devido às baixas forças de ensaio que ocorrem ao testar folhas metálicas, a máquina de ensaio universal de coluna única zwickiLine, com capacidades de até 1 kN, é perfeitamente adequada. Devido à alta precisão de calibração de nossos células de carga, máquinas de ensaio já existentes — mesmo com maior capacidade de carga do quadro — podem ser utilizadas em total conformidade com as normas ISO 7500-1 e ASTM E4 (classe 1 ou superior).
• Preparação de Amostras Folhas metálicas finas são extremamente sensíveis a dobras, entalhes e amassados. Para uma fabricação de corpos de prova limpa e sem entalhes, a ZwickRoell recomenda, entre outros, o uso do cortador de tiras para folhas, que garante qualidade de corte ideal e reprodutível, além de dimensões de amostra precisas com apenas um único corte.
• Manuseio & Inserção da amostra: Para minimizar a influência do operador e danos à amostra, e garantir um alinhamento vertical, especialmente em amostras com menos de 0,1 mm de espessura, a Easy Insertion Tool pode auxiliar o usuário na inserção precisa e sem tensões da amostra. Uma placa de alinhamento garante o posicionamento correto antes que a amostra seja inserida no suporte através de um guia.
• Fixação da amostra e transmissão de força: Uma fixação segura, sem danificar ou deslizar as folhas sensíveis, é obtida, por exemplo, com suportes pneumáticos para amostras e mandíbulas revestidas de borracha, que garantem uma pressão de fechamento constante. Além disso, garantimos, com uma grande variedade de mandíbulas e suportes para amostras, a configuração perfeita da máquina para cada aplicação.
  O controle automático de força zero via software testXpert protege adicionalmente a amostra contra pré-cargas indesejadas durante a fixação. O deslizamento ou a deformação plástica da amostra nas mandíbulas resultaria na medição de valores incorretos de alongamento na ruptura.
• Medição de deformação: Caso, além da resistência à tração (R_m) e do alongamento na ruptura (A₅₀ ou A₁₀₀), também se deseje determinar o limite de escoamento R_p0,2, a medição de deformação por extensômetro é necessária. Para resultados de alta precisão, assim como para a exigente medição do módulo de elasticidade (E-modulus), recomenda-se o vídeo extensômetro videoXtens biax, que funciona sem contato e não requer marcação da amostra. Além da economia de tempo devido à eliminação da marcação das amostras, os extensômetros sem contato oferecem aqui vantagens claras em relação aos extensômetro clip-on /extensômetros de contato, já que possíveis danos às amostras finas causados pelas lâminas, assim como a influência da força de tração das lâminas nos resultados do ensaio, são eliminados.
• Execução do ensaio: As normas ASTM E345 e DIN 50154 foram derivadas da padronização para ensaios de tração em metais segundo ASTM E8 e ISO 6892-1 e adaptadas para o teste de filmes finos, de modo que, em relação à execução do ensaio, parâmetros de ensaio e valores característicos, em grande parte se faz referência a essas normas.
• Aquisição e avaliação de dados: O software de ensaio testXpert guia o usuário de acordo com a norma por todo o procedimento de ensaio. As diretrizes de ensaio padrão já incluem os requisitos normativos relevantes da ASTM E345 e DIN 50154. Além disso, a integração do extensômetro videoXtens permite uma análise 2D-DIC: Comprimentos de medição virtuais podem ser definidos, a qualidade do alinhamento verificada e variações na amostra quantificadas — sem hardware adicional.