ASTM D3574 Ensaio de espuma flexível
A ASTM D3574 é uma norma importante para a avaliação de espumas flexíveis de poliuretano, que inclui ensaios das propriedades físicas e mecânicas, como densidade, resistência à tração, comportamento à compressão e à fadiga. A ASTM D3574 é aplicada principalmente na fabricação de móveis estofados, colchões e componentes automotivos. Ela ajuda os fabricantes a garantir a qualidade, o conforto e a durabilidade de seus produtos, fornecendo métodos de ensaio padronizados para a avaliação dos materiais.
A seguir, você encontra uma visão geral dos ensaios mais frequentemente aplicados da ASTM D3574, que requerem o uso de uma máquina universal de ensaio ZwickRoell e dispositivos de ensaio específicos. Para obter informações completas, é necessário adquirir a norma pelo Beuth Verlag ou pela ASTM.
Visão geral de todos os ensaios Test A Densidade Test B Dureza por indentação Test C Dureza por compressão Test E Resistência à tração Test F Resistência ao rasgamento contínuo Test H Ensaio de resiliência/elasticidade Test I1-5 Ensaios de fadiga Test J - L Envelhecimento
Ensaio automatizado em espuma flexível Máquina de ensaio Solicitar orientação
Visão geral de todos os ensaios da ASTM D3574
A ASTM D3574 contém 19 diferentes ensaios para caracterização de espumas segundo as seguintes propriedades. Os ensaios assinalados* requerem o uso de uma máquina de ensaio ZwickRoell e dispositivo de ensaio.
- Test A: Densidade aparente (ver também ISO 845)
- Test B1: Deflexão da força de indentação (IDF – especificação da compressão) e B2 Comprimento residual da indentação (IRGL – especificação da força): Dureza por indentação* (ver ISO 2439)
- Test C: Dureza por compressão / curva característica da mola* (ver ISO 3386)
- Test D: Deformação por compressão com compressão constante
- Test E: Resistência à tração* (ver ISO 1798)
- Test F: Resistência ao rasgamento* (ver ISO 8067)
- Test G: Ensaio de fluxo de ar (permeabilidade ao ar)
- Test H: Elasticidade de ressalto por esfera* (ver também ISO 8307, DIN 13014)
- Test I1 até 4: Ensaio prévio e posterior de espumas para diferentes tipos de aplicação de força. Enquanto I1 é um ensaio estático, os ensaios I2 até I4 são realizados em ensaio de fadiga* (ver ISO 3385:Ensaio de fadiga)
- Test J bis L: Ensaio de envelhecimento* sob diferentes condições ambientais
- Test M: Tempo de recuperação (tempo de restabelecimento)
- Test N: Perda por histerese
ASTM D3574 Ensaio A e ISO 845
Tanto a ISO 845 quanto a ASTM D3574 Test A descrevem a determinação da densidade aparente de uma amostra de espuma flexível por meio do cálculo a partir da massa e do volume da amostra, sendo expressa em kg/m3.
Por meio da conexão de uma balança de precisão da ZwickRoell ao software de ensaio testXpert, a densidade aparente pode ser determinada diretamente.
ASTM D3574 Test B
Na determinação da dureza por indentação segundo a ASTM D3574, são diferenciados os métodos B1 e B2:
Objetivo, campo de aplicação e resultados dos métodos B1 e B2:
- ASTM D Test B1 Indentation Force Deflection (IFD) é denominado ensaio IFD, no qual se mede a força necessária para produzir determinadas impressões na espuma com uma compressão especificada de 25% e 65%. A dureza determinada é expressa como força em Newton (também chamada de valores IFD) para 25% e 65%.
- ASTM D Test B2 Indentation Residual Gauge Length (IRGL-Test) é denominada comprimento residual de indentação. O interesse principal aqui é determinar qual deve ser a espessura de uma almofada de espuma para garantir conforto ao sentar-se, considerando uma pessoa de peso médio. No ASTM D3574 B2, mede-se o comprimento residual (espessura) da amostra de espuma que permanece após a aplicação de uma força definida de 4,5 N, 110 N e 220 N. Os resultados são apresentados como valores IRGL em mm.
Amostras de ensaio segundo B1 e B2:
- Enquanto o Ensaio B1 estabelece um procedimento laboratorial para medir a dureza por indentação em corpos de prova padrão (espuma em bloco), segundo a ASTM D3574 B2, deve-se, sempre que possível, ensaiar o produto acabado (espuma moldada), desde que isso possa ser feito sobre uma superfície plana.
- O corpo de prova padrão segundo ASTM D3574 B1 é retirado de uma parte adequada do produto acabado e possui dimensões mínimas de 380 mm x 380 mm x 100 mm.
Vídeo: Dureza por indentação segundo ASTM D3574 Test B
Execução do ensaio, equipamentos de ensaio e resultados do ensaio:
Para o ensaio, é especificado um dispositivo definido no ASTM D3574 Test B com um indentador plano e circular de 203 mm de diâmetro. O dispositivo de compressão ZwickRoell para espumas flexíveis pode ser utilizado tanto para o ensaio conforme à norma segundo os métodos B1 e B2. Nessa operação, o produto acabado (B1) ou o corpo de prova padrão (B2) é pressionado contra uma placa de 400 x 400 mm perfurada com orifícios de ventilação para permitir a rápida saída de ar durante o ensaio.
Durante o ensaio, o comportamento de deformação da espuma flexível é medido sob condições exatamente definidas e representado em um diagrama força-deslocamento de indentação. O ensaio consiste em ciclos de pré-carregamento, que servem para a condicionamento do corpo de prova, seguidos por um ciclo de medição no qual os valores característicos são determinados.
A dureza por indentação também é descrita na ISO 2439, assim como na DIN 53579-1 e em uma série de procedimentos específicos de ensaio da indústria automobilística. Para isso também estão disponíveis dispositivos de ensaio adequados da ZwickRoell.
ASTM D3574 Test C
O ASTM D3574 Test C descreve o ensaio de compressão em espuma flexível para determinar a dureza por compressão. Neste ensaio, mede-se a força necessária para alcançar uma compressão de 50% sobre toda a superfície do corpo de prova de espuma definido.
Corpo de prova segundo ASTM D3574 Test C:
- O corpo de prova padrão recomendado segundo ASTM D3574 Ensaio C possui dimensões mínimas de 50 x 50 x 25 mm. Amostras maiores são preferíveis. A superfície deve ter pelo menos 2500 mm2 e uma espessura mínima de 20 mm.
Vídeo: Dureza por compressão segundo ASTM D3574 Ensaio C
Execução do ensaio, equipamentos de ensaio e resultados do ensaio:
- Para o ensaio de acordo com a norma ASTM D3571 Test C, é prescrita a aplicação de pressão em toda a superfície da amostra. Os Druckplattenpratos de compressão devem, portanto, ser maiores que o corpo de prova a ser ensaiado. As espumas de célula fechada requerem orifícios de ventilação de 6,5 mm nos anéis de aperto.
- O ensaio consiste em 2 ciclos de pré-carga de 75% a 80% da espessura original, seguidos por um ciclo de medição no qual a amostra é comprimida até 50% da sua espessura. A altura inicial, importante para o resultado do ensaio, é determinada imediatamente antes do ciclo de medição (no caso da ISO 3386, antes do primeiro ciclo de pré-carga).
- O resultado é a espessura da amostra em mm após o ciclo de medição e a força de compressão CFD em quilopascais, também conhecida como capacidade de carga, característica de tensão-deformação, CFD ou Test-CLD.
A resistência ao esmagamento também é descrita na norma ISO 3386, bem como em uma série de métodos de ensaio específicos da indústria automotiva, mas difere em termos de conteúdo técnico. Os resultados não podem ser comparados diretamente entre os dois métodos.
ASTM D3574 Test C - requisitos especiais para a técnica de ensaio
A medição das curvas características de tensão-deformação de acordo com a norma ASTM D3574 Test C impõe vários requisitos especiais à técnica de ensaio:
- Correção da deformação da máquina: A estrutura de carga e o sensor de força apresentam uma deformação própria sob carga. Isso significa que a distância entre as placas de compressão é, na verdade, maior do que a indicada. Essa deformação própria é registrada pelo software de ensaio testXpert da ZwickRoell e utilizada para correção. A correção deve ser realizada online durante o ensaio em andamento, para garantir corretamente a distância entre as placas de compressão durante os tempos de manutenção da carga.
- Funcionalidade especial do software, como o registro e o cálculo da espessura da amostra, o cálculo prévio das compressões percentuais, o manuseio de dois pontos zero de deslocamento e duas espessuras de amostra (se necessário), o cálculo dos resultados conforme as normas e a geração de relatórios
ASTM D3574 Test E Resistência à tração
O ensaio F da ASTM D3574 é usado para determinar o efeito de uma força de tração na espuma. Ao lado do registro de um diagrama de tensão-deformação a determinação da resistência à tração e da deformação na ruptura está em primeiro plano. O método é muito adequado para comparações de materiais e para a qualidade assegurada.
A ISO 1798 também trata da resistência a tração em espuma flexível, mas difere em aspectos técnicos e os resultados não podem ser diretamente comparados entre os dois métodos.
Amostra de ensaio conforme o teste F da ASTM D3574:
Os corpos de prova geralmente são retirados da peça acabada ou de uma placa. Eles devem ser perfurados em forma de haltere (amostra de ombro) usando uma matriz definida com precisão na norma. O molde deve ser afiado e sem entalhes para evitar que a amostra tenha bordas desgastadas. Amostra de ombro tipo A de acordo com a ASTM D412 com um comprimento de 140 mm e uma espessura de 3 a 14 mm. A ZwickRoell disponibiliza prensas de corte com lâminas padronizadas.
Execução de ensaios e requisitos para a máquina de ensaios:
- A máquina de ensaio de tração deve ser equipada com uma célula de carga para medir a força máxima aplicada. (Imagem zwickiLine)
- As garras tipo parafuso são a fixação da Amostras tipo gravata adequadas para atuação lateral com insertos de mordente planos ou garras pneumáticas as quais exerçam pressão uniforme sobre a região do ombro da amostra, a qual aumente com a crescente tensão para impedir o escorregamento da amostra para fora da garra. (Fotos das garras)
- O alongamento pode ser medido com extensômetros de contato ou extensômetros sem contato, mas também por meio do deslocamento da cruzeta. Os extensômetros Clip-on, que são presos ao corpo de prova, geralmente não são adequados para espuma flexível.Clip-on Extensometer Para a medição da deformação na ruptura, a ZwickRoell fornece extensômetros mecânicos e óticos , os quais captam a extensão da amostra na faixa de um comprimento de medição definido.
ASTM D3574 Ensaio F Resistência ao rasgamento contínuo
Test F conforme ASTM D3574 descreve a Determinação da resistência ao rasgo de uma espuma previamente danificada.
Os corpos de prova segundo a ASTM D3574 Test F são blocos do Tipo A com dimensões de 152,4 mm (6") x 25,4 mm (1") x 25,4 mm (1"), nos quais é feito um corte longitudinal de 40 mm (1,5") ao longo da amostra (corpo de prova em forma de calça).
A norma ISO 8067 trata do mesmo tema, porém difere, entre outros aspectos, no tipo de corpo de prova utilizado, de modo que os resultados não podem ser comparados diretamente. Enquanto a ASTM D3574 Test F permite apenas o uso de corpos de prova tipo calça (Hosenproben) / blocos do tipo A, a norma ISO permite o uso de corpos de prova angulares padronizados. Em ensaios interlaboratoriais, o Método A (corpo de prova em forma de calça) apresentou uma variação de até 36%, enquanto o Método B conforme a ISO 8067 (corpo de prova angular) apresentou uma variação de até 12%.
O ensaio de resistência ao rasgamento contínuo pode ser realizado com uma máquina de ensaio eletromecânica zwickiline. Visto que as forças são relativamente baixas, uma célula de carga deve ser utilizada a qual na faixa de força utilizada ainda alcance a acuracidade de medição da Classe 1. Uma medição do deslocamento não é necessária, pois a resistência ao rasgamento contínuo é calculada a partir da força máxima medida durante o ensaio e da espessura média da amostra: Resistência ao rasgamento contínuo: N/m = F/T x 10³
O controle do processo de ensaio e a avaliação conforme a norma da resistência ao rasgamento contínuo são realizados pelo software de ensaio testXpert .
ASTM D3574 Test H e ISO 8307 Resiliência/elasticidade
No ensaio conforme ASTM D3574 Test H, mede-se a resiliência elástica ao deixar cair uma esfera de aço sobre uma amostra de espuma e medir a altura do retorno. O ASTM D3574 Test H é idêntico à ISO 8307.
O equipamento de ensaio de elasticidade por retorno de esfera da ZwickRoell atende aos requisitos da norma e consiste em um tubo vertical de plástico transparente, no qual uma esfera de aço com diâmetro de 16 mm / 16,3 g pode ser liberada de uma altura de queda de 500 mm. A altura do retorno é medida por meio de uma cortina de luz. A avaliação dos resultados é feita automaticamente.
ASTM D3574 Tests J, K, L ensaios de envelhecimento
A ASTM D3574 Test J, K e L descreve diferentes tipos de ensaios de envelhecimento acelerado, que investigam os efeitos da oxidação e/ou hidrólise nas propriedades mecânicas do espuma.
- Ensaio de envelhecimento J: Efeito do envelhecimento em autoclave a vapor (ver também ISO 2440)
- Ensaio de envelhecimento K: Efeito do envelhecimento por calor seco em estufa de circulação de ar (forçada), conforme também ISO 2439.
- Ensaio de envelhecimento L: Efeito causado pelo envelhecimento por calor úmido em uma câmara climática (sem equivalente ISO)
O princípio desse método pode ser aplicado a muitas propriedades. Primeiro, os ensaios são realizados e medidos no estado não tratado, conforme descrito acima. Em seguida, realiza-se uma repetição no estado envelhecido, por exemplo, após envelhecimento térmico (ex.: 7 dias a 140°C) ou após envelhecimento por hidrólise (ex.: 5 horas a 120°C).
O calor pode ser usado seletivamente para o envelhecimento. A equação de Arrhenius descreve a aceleração temporal das reações químicas. Segundo a regra de van’t Hoff, a velocidade das reações químicas dobra para cada aumento de temperatura de +10°C.
ASTM D3574 Test I – Ensaio de fadiga
A ASTM D3574 Test I1 a I5 descreve 5 métodos de ensaios de fadiga em espumas:
- Ensaio I1: ensaio estático com compressão constante
- Ensaio I2: Ensaio dinâmico de fadiga por “rolamento” com força constante
- Ensaio I3:Ensaio de fadiga por carregamento cíclico (compactação) com força constante (equivalente a ISO 3385 )
- Ensaio I4: Ensaio dinâmico de fadiga para carpetes
- Ensaio I5: Ensaio de fadiga por vibração contínua (palmear) com compressão constante
Objetivo e finalidade do ensaio de fadiga por vibração contínua segundo ASTM D3574 Test I3
ASTM D3574 I3 é a avaliação do comportamento a longo prazo / envelhecimento de uma espuma por meio de carga mecânica constante. Isto representa, por exemplo, o carregamento de um banco do veículo durante uma viagem.
Procedimento do ensaio de fadiga por carga cíclica segundo ASTM D3574 Teste I3:
O ensaio completo é dividido em 3 fases:
- Fase 1: Medição inicial: Determinação da dureza por indentação conforme ASTM D3574 Test B1, valor IFD a 40% de compressão (ou ISO 2439, Método A) e determinação da altura inicial (d1) após pré-carga com 4,5 N ± 0,5 N.
- Fase 2: Ensaio de fadiga por aplicação de uma carga de compressão definida de 750 N ± 20 N, com uma frequência de 1,17 Hz, sobre uma amostra de espuma com as dimensões de 380 x 380 mm, utilizando um pistão de compressão circular e uma placa inferior perfurada de compressão, que é maior que a amostra.
- A amostra deve ser submetida à fadiga em uma máquina de ensaio de fadiga oscilante, conforme o procedimento A, com 8.000 ciclos (aproximadamente 2 horas), ou conforme o procedimento B, com 80.000 ciclos (aproximadamente 19 horas). No procedimento C, são aplicados 12.000 ciclos com uma taxa de ciclos mais lenta (aproximadamente 20 horas), especificadamente para espumas viscoelásticas.
- Fase 3: Repetição da medição da Fase 1, utilizando a altura inicial (e, portanto, o ponto zero da compressão) determinada na primeira medição.
O resultado é a determinação da perda de dureza (diferença do valor IFD em kPa) e da perda de altura / espessura da amostra (d1 - d2) / d1 × 100%)
Você tem um volume elevado de ensaios e deseja realizar seus ensaios de espuma conforme as normas, de forma repetível, comparável e, portanto, segura?
A ZwickRoell pode automatizar quase qualquer ensaio em espuma flexível – temos anos de experiência nessa área. Nosso sistema de ensaio robótico roboTest R é a primeira escolha para isso.
Solicite hoje mesmo uma consultoria sobre possibilidades de implementação, custos e tempo de retorno do investimento.
Solicitar orientação Saiba mais sobre o roboTest R Para a calculadora de amortização
Vídeo: Ensaio automatizado em espumas
Sistema de ensaio robótico roboTest R para ensaios de compressão, com medição de peso e dimensões, entre outros, conforme ASTM D3574.
Máquinas para ensaio de espuma flexível conforme ASTM D3574
Para o ensaio de espuma flexível conforme ASTM D3574, está disponível um portfólio abrangente de produtos ZwickRoell:
- A máquina de ensaio universal da série zwickiLine é adequada para os ensaios com amostras normalizadas ASTM D3574 Test B Dureza por impressão, Test C Dureza por compressão, Test E Resistência à tração e Test F Resistência ao rasgo, estando disponível em 4 faixas de força diferentes (0,5 / 1 / 2,5 / 5 kN) e 3 alturas de estrutura de carga.
- A máquina de ensaio universal da série ProLine permite, além disso, ensaios de componentes e a instalação de placas de compressão com largura de até 400 mm, possibilitando ensaios com forças maiores.
- Nossa máquina de ensaio CLine é especializada no ensaio de espumas moldadas grandes e pequenas. Com uma Fmax de 5 kN ou 10 kN, ela possibilita, além disso, ensaios em assentos (1000 x 1450 mm) por meio de abas de mesa dobráveis ou, com mesa deslizante, o ensaio de colchões (1000 x 2000 mm). Com isso, ela é especialmente adequada para controles regulares de produção.
- A máquina de ensaio eletromecânica (cilindro servo eletromecânico), que permite uma alta velocidade de carregamento, pode ser utilizada tanto para a determinação da dureza por indentação e dureza à compressão, quanto para ensaios de fadiga por meio de fácil adaptação. Por meio de atualização opcional, ela também pode ser utilizada para ensaios de envelhecimento em zonas climáticas especiais com a câmara climática adequada.
