Ensaio de dureza em plásticos segundo ASTM D785 e ISO 2039-1/-2
As normas ASTM D785 e ISO 2039-1/-2 descrevem os métodos para determinar a dureza de plásticos, borracha dura e materiais isolantes elétricos relacionados, utilizando um indentador esférico. Na norma ISO 2039-1, o valor da dureza é determinado por meio de um ensaio de dureza por indentação de esfera. A partir da profundidade de penetração medida, é calculada a área da impressão e, em seguida, a dureza. A ASTM D785 e a ISO 2039-2 descrevem os métodos para determinar a dureza por impressão de plásticos utilizando uma máquina de ensaio de dureza Rockwell.
Com o método, a dureza é ensaiada na faixa macro, com uma força de ensaio entre 49–980,7 N. Trata-se de um método de diferença de profundidade. Ou seja, para determinar o valor da dureza de uma amostra de ensaio, mede-se a profundidade de penetração residual causada pelo indentador. O indentador é uma esfera de aço, sendo que a dureza Rockwell, dependendo do método, utiliza diferentes diâmetros de esfera.
ISO 2039-1 Pressão de impressão esférica ASTM D785/ISO 2039-2 Rockwell Esquipamento de ensaio Downloads Solicitar auxílio
ISO 2039-1 - Execução do ensaio de dureza por impressão esférica
Na dureza por impressão esférica conforme a 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), bem como os erros de medição causados pela folga na medição da profundidade de penetração.
Primeiramente, o indentador é pressionado contra a amostra a ser ensaiada com a pré-carga de 9,8 N (também chamada de carga inicial ou pré-carga) até atingir a profundidade de penetração ℎ0. Essa profundidade ℎ0 define o plano de referência (base) para a medição posterior da profundidade de penetração ℎ.
Em seguida, a carga de ensaio é aplicada durante um tempo de aplicação definido pela norma, durante o qual a profundidade de penetração é medida. A carga de ensaio deve ser escolhida entre os valores de 49 N, 132 N, 358 N e 961 N, de forma que, após 30 segundos de aplicação, a profundidade de penetração fique entre 0,15 e 0,35 mm. Se, ao final do tempo de aplicação da carga de ensaio, for constatada uma profundidade de penetração menor que 0,15 mm ou maior que 0,35 mm, a carga 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 utilizando uma fórmula definida na norma. As impressões de ensaio devem ser feitas de forma que haja distância suficiente até a borda da amostra, bem como entre as impressões individuais (em ambos os casos, não menos que 10 mm).
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 método é adequado para a medição de plásticos não preenchidos, assim como de plásticos preenchidos.
ISO 2039-1 - Representação do valor de dureza
O valor de dureza do ensaio de plásticos conforme ISO 2039-1 é composto por dois elementos:
- o valor numérico de dureza
- os dois caracteres maiúsculos HB, que significam Dureza por impressão esférica (H = Hardness; B = Ball indentation
Exemplo de representação e leitura de um valor de dureza:
- 45 HB: 45 … Valor de dureza; HB … dureza por impressão esférica em Newton por milímetro quadrado (N/mm²)
ASTM D785 & ISO 2039-2 – Ensaio de dureza Rockwell
- Na ISO 2039-2 e na ASTM D785, estão definidas diferentes escalas de dureza Rockwell para o ensaio de dureza de 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), bem como os erros de medição causados pela folga na medição da profundidade de penetração.
- Ao contrário da dureza por impressão esférica conforme ISO 2039-1, onde a profundidade de penetração é medida sob carga, a medição da profundidade de penetração nos métodos Rockwell é realizada com uma pré-carga definida. De acordo com a escala Rockwell utilizada, estão disponíveis diferentes tipos de indentadores.
ASTM D785 e ISO 2039-2 Procedimento de ensaio
Na determinação da dureza de plásticos conforme ISO 2039-2 e ASTM D785, inicialmente o indentador é pressionado contra a amostra com a Pré-carga de ensaio correspondente (também chamada de carga inicial ou pré-carga) até atingir a profundidade de penetração ℎ0. Essa profundidade ℎ0 define o plano de referência (base) para a medição posterior da profundidade de penetração residual h.
Em seguida, a força de ensaio é aplicada durante um tempo de aplicação definido pela norma (vários segundos), enquanto o indentador penetra na amostra até a profundidade máxima de penetração h1.
Após o término do tempo de aplicação da carga, a carga de ensaio é removida, e o indentador retorna devido à recuperação elástica da profundidade de penetração em relação à carga total de ensaio. Ele permanece na altura da profundidade de penetração residual h, que também é chamada de diferença de profundidade (diferença entre a profundidade de penetração antes e após a aplicação da carga de ensaio). Com a profundidade de penetração residual h, a dureza Rockwell (HR) pode ser calculada utilizando uma fórmula definida na norma, levando em consideração a escala Rockwell aplicada.
ASTM D785 & ISO 2039-2 – Distinção entre os métodos de ensaio
A dureza de plásticos conforme ASTM D785 e ISO 2039-2 se diferencia pelo diâmetro da esfera de indentação e pela intensidade da carga de ensaio utilizada (também chamada de carga de ensaio).
ASTM D785 Escala de dureza Rockwell:
| Escala de dureza Rockwell ASTM D785 | Pré-carga (kg) | Carga de ensaio (kg) | Diâmetro do indentador |
|---|---|---|---|
| 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 | Pré-carga (kg) | Carga de ensaio (kg) | Diâmetro do indentador (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 da dureza
O valor da dureza de acordo com a ISO 2039-2 e ASTM D785 é composto por dois componentes:
- o valor numérico de dureza
- as duas letras maiúsculas HR, que significam “Dureza Rockwell”
Exemplo de representação e leitura de um valor de dureza:
- 65 HR
- 65 ...Valor de dureza
- HR ...de acordo com Rockwell
Os equipamentos de ensaio de dureza Rockwell da ZwickRoell se destacam por uma fixação do corpo de indentação para ensaios de dureza em pontos de medição de difícil acesso. Além da ASTM D785 e ISO 2039-2, eles também cobrem os ensaios de dureza Rockwell clássico e Super Rockwell de acordo com a ISO 6508 | ASTM E18.
