Ensaios de tração em plásticos com índices de deformação baixos, elevados ou altos
A medição de curvas tensão-deformação no ensaio de tração sob altas taxas de deformação fornece dados para a simulação de colisão, por ex. na construção de veículos.
Objetivol & Normas Requisitos quanto ao Ensaio / Equipamento de Ensaio Sistemas de Ensaio Brochura sobre Plásticos
Normas e objetivos dos ensaios de tração de alta velocidade SAE J2749, ISO 18989, ISO 18872, Recomendação VDA 287
A medição de curvas tensão-deformação sob altas taxas de deformação fornece dados para a simulação de colisão, por ex. na fabricação de veículos. Um norma internacional para índices de deformação variáveis, a qual cobre ensaios de tração estáticos e de alta velocidade, está atualmente em elaboração.
- A SAE J 2749 define o ensaio e os requisitos referentes aos equipamentos de ensaio de forma geral
- A ISO 18989 é o rascunho de uma norma de ensaio para definição de um método para ensaios de tração com velocidades de deformação variáveis no range de estático até mais de 150 s-1. Este projeto está baseado em:
- VDA 287, uma recomendação da Confederação da Indústria Automotiva (VDA na sigla em alemão).
- A ISO 22183 define critérios de qualidade para o comportamento dinâmico da medição de força e, desta forma, permite a avaliação uniforme de curvas de medição quanto à sua qualidade.
- A ISO 18872 é uma abordagem mais teórica com definições gerais e um método para extrapolação de resultados para taxas de deformação maiores. A norma encontra pouca aplicação.
A medição do comportamento de tração sob altas taxas de deformação é feita em amostras definidas e nas condições de condicionamento conhecidas com velocidades de retração que vão do ensaio estático até aprox. 5 m/s. Dessa forma são obtidas na amostra Tipo 3 conforme ISO 8256 taxas de deformação de até 200 1/s.
Requisitos quanto ao ensaio
Para estes ensaios são normalmente utilizadas máquinas hidráulicas para rasgamento rápido, também chamadas de máquinas para ensaio de alta velocidade, nas quais um pistão de ensaio é acelerado brevemente por meio de energia hidráulica armazenada em acumuladores até a velocidade de ensaio exigida. Este tipo de máquina permite medições a velocidades baixas e a velocidades altas.
Ensaios na faixa de velocidade acima de aprox. 1,5 m/s também podem ser aplicados em drop weights para ensaios em plásticos. Aqui o arranjo do ensaio é similar ao ensaio de tração por impacto no qual a amostra é fixada unilateralmente e no lado oposto é montado um jugo transversal que transmite o movimento do drop weight para a amostra. Ensaios a velocidades menores não são razoavelmente exequíveis com um drop weight por motivo das baixas alturas de queda necessárias para tal e das massas de queda muito grandes.
Relevante para a expressividade do ensaio é a utilização de um extensômetro e/ou um sistema adequado de medição de deslocamento que consegue determinar a velocidade da trava puxadora ou do jugo transversal e também a deformação da amostra com alta resolução e com a velocidade suficiente. Para este fim são normalmente utilizados sistemas de câmera rápidos com avaliação 2D DIC.
A medição de força é feita por meio de um sistema de medição rígido de pouca massa que além de boa acuracidade de medição e aquisição de valor de medição com rapidez de 200 kHz deve possuir a máxima frequência natural mecânica possível. O tempo do período da vibração natural deve ser no mínimo por um fator 8 até 10 inferior ao tempo de medição até o evento relevante a ser medido no ensaio.
Teoricamente, o movimento da trava puxadora deve ser acelerado sem retardamento de zero para a velocidade de retirada desejada e depois permanecer constante. Para aproximar-se ao máximo a este ideal, um elemento adicional de pouca massa é utilizado entre o pistão de ensaio e o suporte da amostra, o qual é chamado “lost motion bar”. Este elemento em conjunto com o suporte de amostra conectado determina a curva dinâmica do processo de deformação e, portanto, é de importância relevante para a atribuição do diagrama tensão-deformação ao terceiro eixo necessário da velocidade de deformação (strain rate).
Os ensaios são realizados na maioria das vezes em condições climáticas normais conforme ISO 291. Quando o comportamento de tração rápida de plásticos deve ser analisado em uma grande faixa de temperatura, estão disponíveis câmaras de temperatura regulada as quais serão instaladas na área de ensaio da máquina de ensaio de alta velocidade
