Ensaio de dureza em plásticos segundo ASTM D785 e ISO 2039-1/-2
As normas ASTM D785 e ISO 2039-1/-2 descrevem métodos para determinar a dureza de plásticos, borracha dura e materiais isolantes elétricos relacionados feitos de plástico usando um penetrador esférico carregado. Na norma ISO 2039-1, o valor de dureza é determinado por meio de um ensaio de dureza por indentação de esfera. A partir da profundidade de penetração medida, calcula-se a área da impressão e, em seguida, a dureza. A ASTM D785 e a ISO 2039-2 descrevem métodos para a determinação da dureza por impressão de plásticos com uma máquina de dureza Rockwell.
Com esse método, a dureza é determinada na faixa macroscópica, utilizando uma força de ensaio entre 49 e 980,7 N. Trata-se de um método de diferença de profundidade. Isso significa que, para determinar o valor de dureza de um corpo de prova, é medida a profundidade de penetração residual causada pelo indentador. O indentador é uma esfera de aço, sendo que no ensaio de dureza Rockwell o diâmetro da esfera varia conforme o método utilizado.
ISO 2039-1 Dureza por indentação de esfera ASTM D785 / ISO 2039-2 Dureza Rockwell Equipamentos de ensaio Downloads Solicitar orientação
ISO 2039-1 Dureza por indentação de esfera — Procedimento do ensaio
No ensaio de dureza por indentação de esfera conforme ISO 2039-1, a força total de ensaio é aplicada em duas etapas. Isso tem como objetivo eliminar a influência da rugosidade da superfície da amostra (por exemplo, ranhuras na amostra) assim como os erros de medição causados pela folga na medição da profundidade de penetração.
Primeiramente, o indentador é pressionado na amostra a ser ensaiada com uma precarga de 9,8N (também chamada de força preliminar ou carga preliminar) até atingir a profundidade de penetração h₀ define o plano de referência (base) para a medição posterior da profundidade de penetração (h).
Em seguida, a força de ensaio é aplicada por um tempo de ação definido por norma, durante o qual a profundidade de penetração é medida. A força de ensaio deve ser selecionada dentre os valores 49 N, 132 N, 358 N e 961 N, de forma que, após 30 segundos de aplicação, a profundidade de penetração esteja entre 0,15 mm e 0,35 mm. Se, ao final do tempo de aplicação da força de ensaio, for observada uma profundidade de penetração menor que 0,15 mm ou maior que 0,35 mm, a força de ensaio deve ser aumentada ou reduzida, respectivamente.
Com a profundidade de penetração h determinada, é possível calcular a área da impressão. A partir disso, a dureza por indentação de esfera (HB) é calculada usando uma fórmula definida na norma. As impressões de ensaio devem ser feitas de forma que haja distância suficiente da borda da amostra (aresta) e entre as impressões individuais (cada uma com no mínimo 10 mm de distância).
As altas cargas de ensaio e a grande indentação permitem a medição sobre uma grande área de teste e, portanto, um forte cálculo do valor médio dos valores de medição. O procedimento é adequado para a medição de plásticos tanto não preenchidos quanto preenchidos (com carga).
ISO 2039-1 Apresentação do valor de dureza
O valor de dureza no ensaio de plástico segundo a ISO 2039-1 é composto por dois componentes:
- um valor numérico de dureza
- As duas letras maiúsculas HB, que significam “dureza por indentação de esfera (H = Hardness; B = indentação por esfera”
Exemplo de representação e leitura de um valor de dureza:
- 45 HB: 45 … valor de dureza; HB … dureza por indentação de esfera em Newton por milímetro quadrado (N/mm²)
Ensaio de dureza Rockwell segundo ASTM D785 e ISO 2039-2
- Na ISO 2039-2 e na ASTM D785, estão definidas várias escalas de dureza Rockwell para o ensaio de dureza em plásticos.
- No método Rockwell a força de ensaio total é aplicada em duas etapas. Isso tem como objetivo eliminar a influência da rugosidade da superfície da amostra (por exemplo, ranhuras na amostra) assim como os erros de medição causados pela folga na medição da profundidade de penetração.
- Ao contrário da dureza por indentação de esfera segundo a ISO 2039-1, em que a profundidade de penetração é medida sob carga, a medição da profundidade de penetração nos métodos Rockwell é feita sempre sob uma pré-carga definida. De acordo com a respectiva escala Rockwell, estão disponíveis diferentes indentadores.
ASTM D785 e ISO 2039-2 Procedimento de ensaio
Na determinação da dureza de plásticos segundo ISO 2039-2 e ASTM D785, o indentador é inicialmente pressionado na amostra com a pré-carga de ensaio correspondente (também chamada de carga inicial) até a profundidade de penetração h0. Esse valor h0 define o plano de referência (base) para a medição posterior da profundidade de penetração permanente (h).
Em seguida, a força de ensaio é aplicada durante um tempo de atuação definido pela norma (vários segundos), durante o qual o indentador penetra na amostra até a profundidade máxima de penetração h1.
Após o término do tempo de aplicação da força de ensaio, esta é removida, fazendo com que o indentador recua devido à parte elástica da profundidade de penetração sob a força total aplicada, ficando então na profundidade de penetração permanente h. Essa profundidade é também chamada de profundidade diferencial (diferença entre a profundidade de penetração antes e após a aplicação da força de ensaio). Com a profundidade de penetração permanente h, pode-se então calcular a dureza Rockwell (HR) segundo uma fórmula definida na norma, considerando a escala Rockwell aplicada.
ASTM D785 e ISO 2039-2 diferença dos métodos
A dureza do plástico segundo ASTM D785 e ISO 2039-2 diferem pelo diâmetro da esfera de penetração e pela magnitude da força de ensaio aplicada (também chamada de carga de ensaio).
ASTM D785 Escala de dureza Rockwell:
| Escala de dureza Rockwell ASTM D785 | Carga (kg) | Carga de ensaio (kg) | Diâmetro do penetrador |
|---|---|---|---|
| R | 10 | 60 | 0.5000 ± 0.0001 in / 12.700 ± 0.0025 mm |
| L | 10 | 60 | 0.2500 ± 0.0001 in / 6.350 ± 0.0025 mm |
| M | 10 | 100 | 0.2500 ± 0.0001 in / 6.350 ± 0.0025 mm |
| E | 10 | 100 | 0.1250 ± 0.0001 in / 3.175 ± 0.0025 mm |
| K | 10 | 150 | 0.1250 ± 0.0001 in / 3.175 ± 0.0025 mm |
ISO 2039-2 Escala de dureza Rockwell:
| Escala de dureza Rockwell ISO 2039-2 | Carga (kg) | Carga de ensaio (kg) | Diâmetro do penetrador(mm) |
|---|---|---|---|
| R | 98,07 | 588,4 | 12,7 |
| L | 98,07 | 588,4 | 6,35 |
| M | 98,07 | 980,7 | 6,35 |
| E | 98,07 | 980,7 | 3,175 |
ASTM D785 & ISO 2039-2 Apresentação do valor de dureza
O valor de dureza conforme as normas ISO 2039-2 e ASTM D785 é composto por dois elementos:
- um valor numérico de dureza
- as duas letras maiúsculas HR, que significam “dureza conforme Rockwell”
Exemplo de representação e leitura de um valor de dureza:
- 65 HR
- 65 … Valor de dureza
- HR … de acordo com o método Rockwell
Os equipamentos de ensaio de dureza Rockwell da ZwickRoell se destacam por possuirem um suporte para o indentador, possibilitando a realizaçõ de ensaios em locais de difícil acesso. Além das normas ASTM D785 e ISO 2039-2, eles também cobrem os ensaios de dureza Rockwell clássico e Super Rockwell conforme ISO 6508 e ASTM E18.
