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ASTM D638 características de tração em plásticos

O ensaio de tração em plásticos conforme ASTM D638 fornece importantes características mecânicas como tensão de tração, deformação, módulo de tração, ponto de resistência à tração, ponto de estiragem e ponto de ruptura. A ASTM D638 não é idêntica a suas normas equivalentes ISO 527-1 e ISO 527-2. As normas diferem entre si quanto a muitos aspectos, como por ex. forma e dimensões das amostras, definição dos resultados e quanto à própria sequência de ensaio. Enquanto a ASTM D638 representa uma caracterização pragmática das características de tração, o objetivo da ISO 527 é a alta comparabilidade de resultados de ensaio entre laboratórios e empresas em nível internacional.

Objetivo & Valores Característicos Execução do Ensaio Amostras & Dimensões das Amostras Condições Ambientais Requisitos quanto à Exatidão Sistemas de Ensaio FAQ's Downloads

Objetivo & valor característico do ensaio de tração conforme ASTM D638

No ensaio de tração conforme ASTM D638 são determinadas importantes características mecânicas de uma massa moldada ou de uma amostra retirada de um local definido de um componente.

Os valores característicos são:

  • Tensão de tração: Força relacionada ao corte transversal inicial da amostra
  • Deformação Variação do comprimento de medição relacionada ao comprimento de medição inicial
  • Módulo de tração: Gradiente da curva na curva tensão-deformação
  • Ponto de estiragem : Tensão e deformação no ponto da curva em que o gradiente é zero
  • Ponto de ruptura: Tensão e deformação no momento da ruptura da amostra
  • Fator de Poisson: razão negativa entre alongamento transversal e alongamento longitudinal

Ensaios de envelhecimento:

O ensaio de tração conforme ASTM D638 fornece uma boa base para apresentar a variação dos valores mecânicos característicos de um polímero conforme envelhecimento, armazenamento térmico ou de mídia ou conforme exposição às intempéries. Para tal, os valores característicos do ensaio de tração são apurados no estado recém-pintado assim como após períodos definidos de envelhecimento ou exposição às intempéries.

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Ensaios simples e eficientes conforme ASTM D638, o que também garante a rápida familiarização de novos operadores com os procedimentos:

  • Todos os valores e parâmetros característicos da ASTM D638 já estão inseridos no método de ensaios Standard para a norma ASTM D638. A garantia de conformidade com a norma é segura e você economiza o tempo de estudo da norma.
  • Os usuários são guiados passo a passo durante todo o ensaio. Na tela, serão exibidas somente as tarefas relevantes, graças ao gerenciamento de usuários. Isso garante a rápida familiarização com os procedimentos. Todos os usuários executam com segurança o ensaio conforme ASTM D638, nada ficará esquecido.
  • Você pode alcançar a máxima eficiência de seus ensaios com a conexão de dispositivos periféricos: Quando as dimensões da amostra do micrômetro são enviadas diretamente ao software de ensaios, obtém-se uma economia de tempo e erros de entrada.

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Execução do ensaio de tração conforme ASTM D638

O ensaio de tração é um dos tipos de ensaio mais frequentes no âmbito de ensaios mecânicos em plásticos e polímeros. A norma ASTM D638 fornece uma descrição detalhada da execução em conformidade com a norma. O testXpert fornece instruções passo a passo para a fácil execução do ensaio com testXpert, 100% em conformidade com a norma e sem necessidade de ler muitas páginas.

ASTM D638 em 6 passos com testXpert

A ASTM D638 descreve diferentes formatos de amostras e a exatidão necessária na medição das dimensões das amostras. Também são definidos o comprimento de medição inicial, as distâncias entre as ferramentas e as tolerâncias admissíveis para a medição. No ensaio de tração conforme ASTM D638 são determinados diferentes valores característicos típicos, por ex. módulo de tração, pontos de rendimento, deformação na ruptura. Uma pré-carga definida assegura resultados reprodutíveis, independentemente do usuário.

Tanto a ASTM D638 quanto a ISO 527-1 / ISO 527-2 definem métodos de ensaio para o ensaio de tração. Ambas as normas são tecnicamente equivalentes, mas não fornecem resultados totalmente comparáveis, uma vez que as formas de amostras, velocidades de teste e o tipo de determinação de resultados diferem em alguns aspectos.

ASTM D638 - Dimensões das amostras / Tipos de amostras

As amostras utilizadas para os ensaios conforme ASTM D638 são classificadas por tipos:

  • ASTM D638 Tipo I A amostra preferida é a barra de ombro Tipo I, que com 3,2 mm (1/8 polegadas) em espessura e 50 mm (2 polegadas) em comprimento de medição é ainda relativamente próxima das espessuras de materiais usuais em componentes e simultaneamente permite boa exatidão da medição de deformação.
  • ASTM D638 Tipo II Quando com a amostra Tipo I não é possível causar a ruptura na parte estreita paralela da amostra, a ASTM D638 recomenda a amostra Tipo II com uma largura do segmento estreito paralelo bem reduzida.
  • ASTM D638 Tipo III Quando amostras de materiais com mais de 7 mm em espessura são obtidas por meio de usinagem mecânica, a amostra Tipo III será utilizada. Aqui tanto a largura do segmento estreito paralelo quanto a largura do ombro e o comprimento geral foram aumentados de modo que a espessura da amostra continua inferior à largura. Com placas com mais de 14 mm em espessura, a espessura é adaptada por meio de usinagem mecânica.
  • ASTM D638 Tipo IV A amostra Tipo IV é especialmente adequada para o ensaio com polímeros muito macios (por ex. borracha) e é utilizada quando uma comparação entre polímeros macios e polímeros mais rígidos é intencionada.
  • ASTM D638 Tipo V Quando somente pouco material está disponível ou quanto a retirada a partir de um componente não permite uma amostra de tamanho maior, a amostra Tipo V será utilizada com uma redução de todas as dimensões em relação ao Tipo I.

L0Comprimento de medição
L Comprimento livre de fixação
l1 Comprimento da parte paralela estreita/diâmetro interno
L2Distância entre as partes largas e paralelas
l3 Comprimento total / diâmetro externo
b2 Largura da amostra na região do ombro
b1Largura da amostra na região do comprimento de medição
h Espessura da amostra

ASTM D638 - Dimensões de amostras e tipos de amostras
Norma Tipo de amostra Observação l3
mm
l1
mm
b2
mm
b1
mm
h
mm
L0
mm
L
mm
ASTM D638 Tipo I Amostra preferida para
plásticos rígidos
≥165 57±0,5 19+6,4 13±0,5 3,2±0,4 50±0,25 115±5
ASTM D638 Tipo II preferido quando Tipo 1 não
sofre ruptura na seção transversal estreita
≥183 57±0,5 19+6,4 6±0,5 3,2±0,4 50±0,25 135±5
ASTM D638 Tipo III para amostras superiores a 7mm em espessura
(plásticos rígidos e macios)
≥246 57±0,5 29+6,4 19±0,5 7...14 50±0,25 115±5
ASTM D638 Tipo IV para comparações entre plásticos rígidos e
plásticos macios
≥115 33±0,5 19+6,4 6±0,05 3,2±0,4 25±0,13 65±5
ASTM D638 Tipo V Amostras pequenas extraídas de componentes ≥63,5 9,53 9,53+3,1 3,18±0,5 3,2±0,4 7,62 25,4±5

 

Condições ambientais e de condicionamento definidas em ASTM D638

  • A observância das condições definidas de condicionamento e ambientais quanto à temperatura e umidade do ar é de suma importância para a comparabilidade dos resultados de ensaio.
  • As definições para o tempo de condicionamento se encontram normalmente nas normas do material do plástico a ser testado. Ademais, as amostras devem ser armazenadas no âmbito do ensaio de composto para moldagem por no mínimo 16 horas nas condições climáticas previstas pela norma.
  • Quando os ensaios são executados nas condições climáticas da norma, isso significa uma determinada condição climática prevista pela norma conforme definida na ASTM D618.
    Clima moderado: 23 ± 2 °C, 50 ± 10 %r.F.
    Clima subtropical: 27 ± 2 °C, 65 ± 10 %r.F.
  • As indicações de tolerância correspondem à Classe 2. Na Classe 1 as tolerâncias foram reduzidas pela metade.
  • Temperatura ambiente se refere normalmente a uma faixa de temperatura um pouco mais ampla a qual pode ficar entre 18 °C e 28 °C.
  • Além disso são possíveis ensaios a temperaturas elevadas ou temperaturas baixas para os quais outros requisitos poderão ser definidos.

ASTM D638 – Ensaio de tração a temperaturas baixas ou a temperaturas elevadas

Ensaio de plásticos a -80 °C até +250 °C na câmara de regulação da temperatura

A medição padrão realiza a medição das amostras em um estado de condicionamento em conformidade com o método A conforme ASTM D618. Contudo, a ASTM D638 permite condições de condicionamento e de medição divergentes de modo que também ensaios a temperaturas baixas ou a temperaturas elevadas podem ser executados conforme as indicações de referida norma.

Para ensaios de tração em plásticos conforme ASTM D638 a temperaturas baixas ou a temperaturas elevadas está disponível a câmara de temperatura regulada da ZwickRoell. A temperatura é regulável na faixa de -80°C até +360°C (-112°F até 480°F). O sistema totalmente integrado permite a operação eficiente, confiável e fácil nos ensaios de tração. Com a solução porta-em-porta o consumo de nitrogênio e o congelamento no caso de ensaios a temperaturas baixas são significativamente reduzidos de modo que os ensaios podem ser realizados com melhor relação custo/benefício.

Requisitos referentes à máquina para ensaios de materiais conforme ASTM D638

A variação da força e do comprimento são as duas grandezas de medição relevantes de uma máquina para ensaios de materiais. No âmbito de uma calibração periódica em relação a um equipamento de medição rastreável a um normal nacional é comprovado que essas grandezas de medição alcançam para faixas definidas uma precisão definida nas normas de ensaio.

Medição de força (ASTM E4)


A ASTM D638 requer uma acuracidade de medição de 1% em relação ao respectivo valor de medição. Esta exigência é comprovada por meio da calibragem conforme ASTM E4 para toda a faixa de medição da célula de carga. A qualidade de um sistema de medição de força é assim definida especialmente por meio da largura da faixa de medição sobre a qual a acuracidade exigida pode ser obtida. As máquinas para ensaios de materiais ZwickRoell conseguem alcançar a acuracidade de medição exigida em ASTM E4 já a partir de 1/1000 de sua faixa de medição. Dessa forma pode ser feita a medição de valores de módulo e de tensões de tração de muitos materiais com o mesmo arranjo de ensaio sem retrofit.

Medição de deformação (ASTM E83)


As grandezas a serem medidas são o deslocamento da travessa e/ou a variação da distância das travas e a deformação da amostra medida diretamente.

Para a medição do deslocamento da travessa é exigida a acuracidade de ± 10% em relação ao respectivo valor de medição em ASTM D638. O curso da travessa é usado especialmente para determinação da deformação na ruptura de modo que os cursos de medição são na maioria das vezes relativamente grande.

O módulo de tração é determinado com o auxílio de extensômetros de medição direta. O erro permitido na determinação da deformação é de 0,0002 [mm/mm]. Isto corresponde ao erro de deformação de 0,02%, ou - no caso de comprimento de medição de 50 mm - ao erro de deslocamento permitido de 0,01 mm.

Para a medição de pontos de rendimento e de pequenas deformações de aprox. 20%, a ASTM D638 exige a observância da Classe C conforme a norma de calibragem ASTM E83. Isto significa para deformações de até 10% um valor de erro fixo, máximo permitido na determinação da deformação de 0,001 [mm/mm], o que corresponde a 0,1% de deformação. Para a medição de deformações maiores o erro relativo não deve exceder ± 1% do respectivo valor de medição.

Para a medição de deformações superiores a 20%, a ASTM D638 permite um erro de medição relativo de ± 20%, o qual também pode ser alcançado por extensômetros relativamente simples.

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Máquinas para ensaios de tração compatíveis e acessórios para a ASTM D638

Outros ensaios para a caracterização de massas moldadas

Plástico para ensaio de tração
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Ensaios de tração com altas taxas de deformação
SAE J2749, ISO 18989, ISO 18872, Recomendação VDA 287
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Perguntas frequentes quanto à norma ASTM D638

A norma ASTM mais comum para ensaios de tração em plásticos é a ASTM D638. Esta norma é aplicada para determinação das características de tração em plásticos para fins de controle, especificação, caracterização qualitativa e para fins de pesquisa e desenvolvimento. Ela define os equipamentos de ensaios, as formas e as dimensões das amostras e o método de ensaio a ser observado. As características de material determinadas com ASTM D638 incluem a resistência à tração, a deformação das amostras, os valores de deformação, o módulo de elasticidade e a possibilidade de determinar o fator de Poisson a temperatura ambiente.

Maiores informações se encontram na norma completa: ASTM D638:

A determinação da resistência à tração de plásticos é feita principalmente por meio de medição da tensão necessária para a ruptura ou para a deformação de uma amostra de plástico. Por esse motivo, a norma distingue entre limite de escoamento e resistência à ruptura. Esta característica decisiva de plásticos é frequentemente utilizada em pesquisa e desenvolvimento e na qualidade assegurada. A resistência à tração de plásticos é determinada com o auxílio de uma máquina para ensaio de tração a qual submete a amostra à tração até a ruptura enquanto são feitos a medição e o cálculo dos valores críticos. Na maioria dos casos, estes ensaios são realizados conforme a norma ASTM D638, a qual define a forma e as dimensões da amostra a ser testada, indica as especificações da máquina e descreve o método de ensaio.

A ASTM D638 descreve o ensaio de tração em plásticos. É feita a medição de características de tração como o módulo de tração, a tensão de escoamento, a deformação no escoamento, a resistência à tração e a deformação na ruptura. Estas características são importantes para a avaliação e a comparação de plásticos e seus compósitos, assim como para a qualidade assegurada.

No caso de plásticos frágeis e plásticos sem ponto de escoamento, a medição da deformação na ruptura é feita de forma direta com o auxílio de um extensômetro de medição mecânica ou de medição sem contato. No caso de termoplásticos com ponto de escoamento, a medição da deformação na ruptura nominal é feita a partir do curso de deslocamento da trava de tração da máquina para ensaios de materiais.

A resistência à tração é a máxima tensão de tração alcançável pela amostra durante o ensaio de tração. A resistência à tração pode ser obtida em um ponto de escoamento, nesse caso ela será chamada de “resistência à tração no ponto de escoamento“. Quando a resistência à tração é obtida um pouco antes da falha da amostra, ela é chamada de “resistência à tração na ruptura“.

Para ensaios de tração em películas de plástico e material de placa até 1 mm em espessura é aplicada a norma ASTM D882. Aqui existem amostras específicas e um método de ensaio que atende aos requisitos específicos do ensaio em películas.

As medições de plásticos reforçados por fibra longa, como por ex. GRC ou CRC, são feitas no ensaio de tração conforme ASTM D 3039. Estes materiais podem apresentar características muito diferentes dependendo da direção e da estrutura do laminado ou do tecido. Por esse motivo, eles muitas vezes requerem amostras e métodos de ensaio específicos.

Para a medição do fator de Poisson a temperatura ambiente a ASTM E132 oferece um método de ensaio adequado. Não obstante, no caso de plásticos não reforçados pode ser utilizado para fins de cálculo na maioria das vezes um valor fixo para o fator de Poisson visto que ele é praticamente constante.

A medição padrão realiza a medição das amostras em um estado de condicionamento em conformidade com o método A conforme ASTM D618. Contudo, a ASTM D638 permite condições de condicionamento e de medição divergentes de modo que também podem ser feitos ensaios a baixas ou a elevadas temperaturas em conformidade com as indicações de referida norma.

A norma ASTM D638 regulamenta a determinação das características de tração, inclusive resistência à tração de plásticos sem e com reforço. Outras normas comuns para o ensaio de resistência à tração são ASTM E8/ASTM E8M para metais, ASTM D412 para borracha e elastômeros, e a ASTM D3039 para materiais compósitos de fibra

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  • Informação do produto: Suporte de amostras tipo rosca, Fmax 5 kN / 10 kN PDF 485 KB
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