ISO 3386 Dureza à compressão
A ISO 3386 estabelece um método para a determinação das propriedades de deformação sob tensão de compressão (dureza à compressão) de espumas flexíveis e elásticas. A ISO 3386-1 trata de espumas flexíveis com densidade de até 250 kg/m3ISO, enquanto a parte 2, ISO 3386-2, aborda principalmente espumas elásticas densas (borracha espuma) com densidade acima de 250 kg/m3.
A dureza à compressão é a resistência à pressão que um corpo de prova de espuma flexível, com dimensões normalizadas, oferece sob condições ambientais definidas, quando submetido a uma compressão total e uniforme de 65%, 40% e 25% da altura original. A dureza à compressão é expressa em quilopascal (kPa = 10³ N/m²). Quanto maior for a dureza à compressão da espuma, mais firme ela será.
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Normas para dureza à compressão de espuma flexível
Normas internacionais para a determinação da dureza à compressão são as ISO 3386-1 e ISO 3386-2 e a ASTM D3574 Test C.
Na indústria automotiva,, existem outros métodos de ensaio definidos por normas específicas da fábrica:
- BMW QV 52009-1
- Daimler DBL 5452
- General Motors GMW 15471, General Motors GME-GMI 60283-8
- PSA D 41003, PSA D 411541
- Renault N° 1002, Renault N° 1541
- Toyota TSM 7100 G Section 4.2
- Volkswagen PV 3410
As metodologias diferem parcialmente na execução do ensaio e nos resultados específicos, de modo que os resultados entre os métodos não podem ser comparados diretamente.
Corpo de prova conforme ISO 3386
- O corpo de prova normalizado segundo a ISO 3386-1 deve ser um paralelepípedo com seção transversal quadrada ou um cilindro reto, com uma proporção mínima entre largura, diâmetro ou espessura de 2:1. A espessura preferida é de 50 ± 1 mm e não deve ser inferior a 10 mm. A área dos corpos de prova não deve ser menor que 2.500 mm².
- A ISO 3386-2, por outro lado, não permite o uso de corpos de prova cilíndricos. No corpo de prova segundo a ISO 3386-2, a área quadrada a ser carregada deve ter comprimento mínimo de lado de 40 mm e uma relação largura/espessura de 4:1.
ISO 3386 Execução do ensaio, equipamentos de ensaio
A dureza à compressão descreve uma propriedade do material de uma espuma flexível, que é determinada em um ensaio de compressão realizado em um corpo de prova padrão normalizado. Durante o ensaio, o comportamento de deformação da espuma flexível é medido sob condições exatamente definidas e apresentado em um diagrama tensão-deformação:
Execução do ensaio:
- Para o ensaio segundo a ISO 3386, a solicitação de compressão deve ser aplicada em toda a superfície do corpo de prova. Os Druckplattenpratos de compressão devem, portanto, ser maiores que o corpo de prova a ser ensaiado. Espumas de células fechadas requerem orifícios de ventilação de 6,5 mm nas placas de compressão, para evitar a formação de bolsas de ar.
- Normalmente, o ensaio consiste em 3 ciclos de pré-carregamento, que servem para condicionar o corpo de prova, seguidos por um ciclo de medição, no qual os valores característicos são determinados. A altura inicial da amostra é determinada no início do primeiro ciclo de pré-carga diretamente pela máquina de ensaios.
- O comportamento de deformação do corpo de prova é relativamente complexo. Próximo às superfícies laterais de corte ocorre um movimento lateral da estrutura celular com o cisalhamento correspondente, enquanto no centro predominam as deformações por compressão. Por esse motivo, esse método de ensaio não oferece boa comparabilidade entre os valores medidos em corpos de prova com dimensões diferentes. Na ISO 2439 (dureza por indentação), por outro lado, o efeito das bordas cortadas é eliminado, pois o indentador é menor que o corpo de prova. A dureza por indentação, portanto, representa um valor característico independente das dimensões, desde que o corpo de prova tenha tamanho suficiente, sendo um parâmetro comparável e adequado para controle de qualidade, oferecendo assim uma vantagem em relação à medição da dureza à compressão segundo a ISO 3386.
ISO 3386 - Valores característicos
Após o quarto ciclo (ciclo de medição), a força em Newtons na deformação estabelecida (Fxx) é registrada. Os resultados são
- Propriedades de deformação sob tensão de compressão CCxx para qualquer deformação percentual exigida, expressas em quilopascal: Cxx = 1.000 * Fxx/A
- assim como o valor de tensão de compressão a 40% de deformação CV40, em quilopascal (apenas conforme ISO 3386-1): CV40 = 1.000 * F40/A
A:Superfície do corpo de prova em mm2
Um caso especial são os métodos aplicados pela Renault e pela PSA. O ensaio consiste em um total de cinco ciclos, dos quais o primeiro e o último são utilizados para a avaliação. Para aumentar a precisão da medição do deslocamento, essas normas exigem a correção da deformação da máquina. Essas possibilidades de correção estão disponíveis como função padrão em todas as máquinas de ensaio ZwickRoell.
Por meio da conexão de uma balança de precisão da ZwickRoell ao software de ensaio testXpert, o processo de medição da densidade aparente (ISO 845 e ASTM D3574 Test A) pode ser integrado ao procedimento de ensaio.
ISO 3386 – requisitos especiais para a técnica de ensaio
Para a determinação da dureza à compressão segundo ISO 3386-1 e ISO 3386-2, está disponível um portfólio de produtos ZwickRoell:
- A máquina de ensaio universal da série zwickiLine é adequada para os procedimentos de ensaio com corpos de prova normalizados e está 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 possibilita, além disso, ensaios em componentes e a instalação de placas de compressão com largura de até 400 mm, permitindo ensaios com forças mais elevadas.
A medição das propriedades de deformação sob tensão de compressão conforme a ISO 3386 impõe diversos 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 cálculo da espessura da amostra, o cálculo prévio das deformações percentuais, o manejo de dois pontos zero de deslocamento e duas espessuras da amostra (se necessário), o cálculo dos resultados conforme as normas e a geração de relatórios garantem a conformidade do ensaio com as normas.
Vídeo: Ensaio automatizado em espumas
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Perguntas frequentes sobre dureza à compressão ISO 3386
O valor da tensão de compressão, também chamado de dureza à compressão, é a resistência à compressão que um corpo de prova definido oferece, sob condições ambientais estabelecidas, a uma deformação total e uniforme definida.
A principal diferença entre a ISO 2439 (dureza por indentação) e a ISO 3386 (dureza à compressão) está na comparabilidade dos valores medidos em diferentes dimensões de corpos de prova dentro de um mesmo método de ensaio. A ISO 2439 apresenta, quando o corpo de prova tem tamanho suficiente, um valor característico independente das dimensões e comparável, que é adequado para controle de qualidade, pois, ao usar indentadores menores que a amostra, elimina-se a influência das bordas cortadas. No caso da compressão total conforme a ISO 3386, ocorre próximo às superfícies laterais cortadas um movimento lateral da estrutura celular com cisalhamento correspondente, enquanto no centro predominam as deformações puramente por compressão. Por esse motivo, esse método de ensaio não oferece boa comparabilidade entre os valores medidos em corpos de prova com dimensões diferentes.
A ISO 3386-1 determina a dureza à compressão de espumas flexíveis com densidade de até 250 kg/m3, enquanto a ISO 3386-2 se refere principalmente a espumas elásticas densas (borracha espuma) com densidade acima de 250 kg/m3. Além das propriedades tensão-deformação à compressão que são determinadas tanto na ISO 3386-1 quanto na ISO 3386-2, a ISO 3386-1 ainda determina adicionalmente o valor da tensão de compressão. A ISO 3386-2 exige velocidades de ensaio menores do que a ISO 3386-1.
