ISO 37 / DIN 53504 Ensaio de tração em borracha e elastômeros
A ISO 37 e a DIN 53504 descrevem métodos para a determinação das propriedades mecânicas da borracha vulcanizada ou termoplástica. Elas servem para a determinação da tensão de tração, da resistência à tração e do alongamento na ruptura, bem como dos valores de módulo, definidos como a tensão de tração em deformações especificadas ou, inversamente, como a deformação sob tensões determinadas. Além disso, a deformação de escoamento e a tensão de escoamento podem ser determinadas, por exemplo, para elastômeros termoplásticos. Todos os valores são determinados no ensaio de tração com velocidade de deslocamento constante.
Outro método padronizado para a determinação das propriedades de tração da borracha termorrígida vulcanizada e de elastômeros termoplásticos é descrito na norma ASTM D412.
Os conteúdos a seguir explicam os aspectos essenciais. Para ensaios conforme as normas ISO 37 e DIN 53504, a aquisição da norma completa é obrigatória.
Objetivo & Área de Aplicação Corpos de prova Execução de ensaio Video Valor característico Sistema de Ensaio Automação FAQ Solicitar Orientação
ISO 37 / DIN 53504 – Objetivo & áreas de aplicação
O uso da ISO 37 / DIN 53504 garante que os ensaios possam ser realizados de forma repetível e comparável, independentemente do laboratório de ensaio. Para isso, ela define os requisitos relativos ao formato das amostras, velocidade de ensaio, condicionamento e avaliação.
As normas e os ensaios são aplicados ao longo de toda a cadeia de valor da indústria da borracha. Isso começa com os fabricantes de matérias-primas e instituições de pesquisa, passa pelo desenvolvimento e produção de compostos e também ocorre na indústria de transformação, que fabrica produtos como, por exemplo, pneus, amortecedores, vedações, correias, esteiras transportadoras, mas também luvas de borracha, preservativos ou outros produtos de borracha.
Corpo de prova tipo gravata conforme ISO 37 / DIN 53504)
Para o ensaio de tração em borracha, tanto a ISO 37 quanto a DIN 53504 estabelecem cinco tipos permitidos de corpos de prova tipo gravata e dois tipos permitidos de corpos de prova anelares. Entre as normas, as amostras apresentam apenas pequenas diferenças.
| Tipo | I (min) mm | Is mm | bk mm | b mm | a mm | L0 mm | r1 mm | r2 mm | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 37 | 1 | 115 | 33±2 | 25±1 | 6,2±0,2 | 2±0,2 | 25±0,5 | 25±2 | 14±1 |
| 1A | 100 | 21±1 | 25±1 | 5±0,1 | 2±0,2 | 20±0,5 | 25±2 | 11±1 | |
| 2 | 75 | 25±1 | 12,5±1 | 4±0,1 | 2±0,2 | 20±0,5 | 12,5±1 | 8±0,5 | |
| 3 | 50 | 16±1 | 8,5±0,5 | 4±0,1 | 2±0,2 | 10±0,5 | 10±0,5 | 7,5±0,5 | |
| 4 | 35 | 12±0,5 | 6±0,5 | 2±0,1 | 1±0,1 | 10±0,5 | 3±0,1 | 3±0,1 | |
| DIN 53504 | S1 | 115 | 33 | 25 | 6 | 2±0,2 | 25 | 25 | 14 |
| S1A | 100 | 25 | 25 | 5 | 2±0,2 | 25 | 20 | 11 | |
| S2* | 75 | 25 | 12,5 | 4 | 2±0,2 | 20 | 12,5 | 8 | |
| S3 | 35 | 12 | 6 | 2 | 1±0,1 | 10 | 3 | 3 | |
| S3A | 50 | 16 | 8,5 | 4 | 2±0,2 | 10 | 10 | 7,5 |
*Observação DIN 53504: Preferencialmente devem ser utilizadas amostras S2 tipo gravata
Amostra em forma de anel conforme ISO 37 / DIN 53504
| Diâmetro externo d3 | Diâmetro interno d4 | Largura l | Espessura a | ||
|---|---|---|---|---|---|
| ISO 37* | A | 52,6 | 44,6±0,2 | 4±0,2 | 4±0,2 |
| B | 10 | 8±0,1 | 1±0,1 | 1±0,1 | |
| DIN 53504 | R1 | 52,6 | 44,6 | 4,0 | 4±0,2 ou 6,3±0,3 |
| R2 | 44,6 | 36,6 | 4,0 | 4±0,2 ou 6,3±0,3 |
* É preferível utilizar a amostra tipo anel do tipo A. O tipo B é utilizado quando não há material suficiente para a amostra maior do tipo A.
Preparação da amostra
- As amostras devem ser produzidas e medidas de acordo com a norma DIN ISO 23529
- Normalmente, as amostras tipo gravata e os corpos de prova em anel podem ser produzidos utilizando uma prensa de corte com a lâmina de corte adequada para o formato da amostra em questão.
Para a produção de amostras de anel e gravata em conformidade com as normas, a ZwickRoell disponibiliza duas prensas de corte manuais.
Realização do ensaio de acordo com a norma ISO 37 / DIN 53504
Ensaio com amostra tipo gravata:
- ISO 37: Antes do ensaio, mede-se a espessura da amostra no centro e nas extremidades da zona paralela e calcula-se a secção transversal a partir do valor mediano de três medições. Depois que a medição de força em estado suspenso livremente foi zerada, a amostra tipo gravata é inserida nos suportes de amostra da máquina de ensaio, alinhada ao longo do eixo da máquina, de modo que a tensão seja distribuída uniformemente pela seção transversal. Para iniciar o ensaio em um estado de deformação definido, recomenda-se aplicar uma pequena pré-tensão de 0,1 MPa e ajustar o extensômetro nesse estado.
- DIN 53504: Antes do ensaio de tração, a espessura da amostra é medida em pelo menos três pontos à temperatura ambiente, de preferência nas extremidades da área paralela e no centro. A seção transversal inicial é calculada a partir da mediana da espessura e da medida de corte da largura da lâmina de corte. A amostra é fixada nas garras de fixação de forma que seu eixo longitudinal coincida com o eixo mecânico da máquina de ensaio de tração e a amostra seja mantida de maneira uniforme e antiderrapante. A pré-tensão de aproximadamente < 0,1 MPa com uma velocidade de avanço < 50 mm/min é iniciada e a máquina é parada. O extensômetro é colocado e a máquina é ligada na velocidade de ensaio especificada na norma. A força e a variação do comprimento são registradas e representadas em um gráfico de tensão-deformação. Para a medição da deformação, é preferível utilizar um sistema de medição óptico sem contato.
Velocidades de ensaio:
| ISO 37 | DIN 53504 | |
|---|---|---|
| Tipo 1 / S1 | de 500 mm/min | de 500 mm/min |
| Tipo 1A / S1A | de 500 mm/min | de 500 mm/min |
| Tipo 2 / S2 | de 500 mm/min | 200 mm/min (500 ± 50 mm/min possível, se acordado) |
| Tipo 3 / S3 | de 200 mm/min | de 200 mm/min |
| Tipo 4 / S3A | de 200 mm/min | de 200 mm/min |
Ensaio com amostra de anel:
- ISO 37: Antes do ensaio segundo a norma ISO 37, mede-se a largura radial e a espessura axial em seis pontos distribuídos de forma aproximadamente uniforme ao longo do anel. O valor mediano de cada série de medições é utilizado para calcular a área da seção transversal. Antes do início do ensaio, a cadeia de medição de força é zerada em estado sem carga e a distância entre os rolos é ajustada para a medida especificada na norma. A amostra é colocada sobre os rolos e a máquina é ligada à velocidade de ensaio especificada. Enquanto o ensaio é realizado à velocidade de ensaio especificada na norma, é importante que os rolos girem para evitar que o atrito entre a amostra e o rolo impeça o alongamento.
- DIN 53504: Antes do ensaio de tração, a espessura das amostras é medida em pelo menos três pontos à temperatura ambiente. No ensaio de tração em amostras circulares, a alteração da distância entre eixos dos rolos é utilizada como curso da travessa da máquina de ensaio (ver tabela abaixo) para a medição do alongamento.
Distância entre rolos prescrita:
| Rolete para | ISO 37 | DIN 53504 |
|---|---|---|
| Tipo A (padrão) | 30+0,2 / 0 mm | |
| Tipo A (alternativa) | 35+0,2 / 0 mm | |
| Tipo B (padrão) | 5,5+0,2 / 0 mm | |
| R1 | 35 mm | |
| R2 | 28,7 mm |
Identificação dos valores característicos conforme ISO 37
Ensaio com amostras tipo gravata ou amostras tipo anel:
- TS = Resistência à tração
- TSb = Resistência à ruptura
- Eb = Alongamento na ruptura
- Es = Deformação sob carga específica (1 MPa)
- Se = Carga em deslocamento específico x 1% (50%)
Identificação dos valores característicos conforme DIN 53504
Ensaio com amostras tipo gravata ou amostras tipo anel:
- σmax = Resistência à tração
- σR = Resistência à ruptura
- εR = Deformação na ruptura
- σ50 = Força com especificação de deslocamento x1%
- σ100 = Força com especificação de deslocamento x2%
Resultados adicionais:
- σ200 = Força com especificação de deslocamento x3%
- σ300 = Força com especificação de deslocamento x5%
- σ500 = Força com especificação de deslocamento x10%
Sistemas de ensaio ISO 37 / DIN 53504
Um requisito do ensaio conforme ISO 37 / DIN 53504 é a deformação da amostra. Com o aumento do comprimento do corpo de prova, o curso da travessa deve ser suficientemente longo — e, consequentemente, a estrutura mecânica deve ser alta o bastante — para permitir o registro do alongamento do corpo de prova até a ruptura. A ZwickRoell oferece as máquinas de ensaio universais adequadas para isso:
- zwickiLine – solução compacta para baixas cargas de ensaio de até 5 kN e uma área de ensaio de até 1365 mm
- ProLine - para ensaios em conformidade com as normas e aplicações simples com uma área de ensaio de 1050 mm a 1450 mm
- AllroundLine - adaptável e versátil, com uma área de ensaio de 1030 mm a 2560 mm
Suporte de amostras para ensaios conforme ISO 37 / DIN 53504
A seleção do suporte de amostras adequado considera tanto a quantidade esperada de ensaios por dia ou por semana, quanto a espessura e as propriedades do material do corpo de prova. A ZwickRoell oferece, para esse fim, diferentes tipos de suportes de amostras, desde suportes mecânicos manuais até sistemas controlados pneumaticamente, mais confortáveis, cada um com insertos de garras adequados.
- Garras Pneumáticas: A força de fixação é gerada por atuadores pneumáticos e pode ser acionada por meio de um comando manual ou pedal. Uma força de fixação independente da força de tração garante uma velocidade de ensaio constante durante todo o procedimento de ensaio.
- Suporte de amostras tipo pinça: fechamento duplo. A força de travamento aumenta proporcionalmente com a força de tração crescente em decorrência do princípio de cunha. Isso garante um tencionamento automático em corpos de prova que apresentam redução dimensional ao longo do ensaio.
- Para corpos de prova tipo anel, é necessária uma ferramenta composta por dois rolos giratórios.
Extensômetro para ensaio conforme ISO 37 / DIN 53504
No ensaio de corpos de prova tipo gravata conforme ISO 37 / DIN 53504, não apenas a parte central do corpo de prova se alonga, mas também a região do ombro. As normas, portanto, exigem uma precisão de medição definida do extensômetro. Esses requisitos podem ser atendidos tanto por extensômetros com braços de medição que medem diretamente na amostra quanto por extensômetros ópticos/sem contato. A ZwickRoell oferece extensômetros adequados com alta precisão de medição — desde extensômetros manuais e econômicos até sistemas totalmente automatizados, sem influência do operador e com máxima reprodutibilidade dos resultados de ensaio.
Você tem alguma dúvida sobre seus requisitos de ensaio ou enfrenta desafios com a ISO 37 / DIN 53504? Então entre em contato com nossos especialistas.
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Ensaios de tração automatizados conforme ISO 37 / DIN 53504
Ensaios de tração em borracha e elastômeros conforme ISO 37 / DIN 53504 também podem ser realizados de forma automatizada, ou seja, com alimentação totalmente automática das amostras. Um sistema de ensaio automatizado é utilizado principalmente quando muitas amostras precisam ser ensaiadas ou quando se deseja eliminar a influência do operador. A temperatura ou umidade das mãos, assim como o posicionamento impreciso ou inclinado da amostra nos suportes de amostras, podem afetar os resultados do ensaio.
- O sistema de ensaio robótico compacto roboTest L pode ensaiar até 350 amostras de forma autônoma. Um medidor de espessura integrado ao sistema mede a espessura da amostra de forma precisa e comparável. A pinça posiciona a amostra na máquina de ensaio, e o ensaio de tração conforme ISO 37 / DIN 53504 é iniciado automaticamente. Após o ensaio, os restos de amostra são removidos das garras por garras de descarte separados.
- O sistema de ensaio robótico roboTest R é mais complexo e permite a integração de outros equipamentos, como, por exemplo, uma estação de marcação de amostras, uma estação de centralização ou uma câmara de temperatura para o aquecimento preciso das amostras.
- Para evitar a influência do operador, mesmo em pequenos lotes de amostras (Tipo 1+2/S1+S2), a ZwickRoell oferece o sistema de ensaio ALEX: simples, compacto e econômico, podendo ser utilizado a partir de um lote de apenas 10 amostras.
Downloads para o ensaio de tração em borracha ISO 37 / DIN 53504
- Brochura do produto: Máquinas e sistemas de ensaio para plásticos e borracha PDF 9 MB
- Informações do produto: Garras pneumáticas, Fmax 2,5 kN PDF 3 MB
- Informações do produto: Suporte de amostra tipo pinça, Fmax 2,5 kN PDF 348 KB
- Informações do produto: Garras para amostras em forma de anel, Fmax 2,5 kN PDF 4 MB
- Informações do produto: lightXtens – ensaio de materiais altamente elásticos de forma sem contato, simples e totalmente automatizada PDF 886 KB
- Informação de produto: videoXtens 1-270 P PDF 1 MB
- Informações do produto: multiXtens II HP – Extensômetro PDF 1 MB
- Informações do produto: Sistema de ensaio robótico 'roboTest L' (Linear) para plásticos PDF 71 KB
- Informações do produto: Sistema de ensaio robótico ‘roboTest R’ (Polar) para plásticos PDF 86 KB
- Informações do produto: ALEX – O especialista de laboratório automatizado PDF 308 KB
- Informações do produto: Prensas de corte PDF 823 KB
Perguntas frequentes sobre ISO 37 / DIN 53504
A ISO 37 / DIN 53504 descreve métodos para a determinação das propriedades mecânicas de elastômeros vulcanizados ou termoplásticos. Elas descrevem a execução de ensaios de tração em corpos de prova padronizados (corpos tipo gravata e anel) e servem para determinar a tensão de tração, resistência à tração e alongamento na ruptura, bem como os valores do módulo, definidos como a tensão de tração para deformações específicas ou, inversamente, a deformação para tensões determinadas. Além disso, a deformação de escoamento e a tensão de escoamento podem ser determinadas, por exemplo, para elastômeros termoplásticos. Todos os valores são determinados no ensaio de tração com velocidade de deslocamento constante.
Ambas as normas descrevem o ensaio de tração de elastômeros, mas diferem em alguns detalhes. A ISO 37 tem alcance internacional e define principalmente corpos de prova tipo gravata (dumb-bells) e corpos de prova em anel dos tipos A e B, com dimensões e condições de ensaio especificadas. A DIN 53504 é a versão alemã, que embora siga em grande parte a ISO 37, inclui tipos adicionais de corpos de prova em anel e métodos que são especialmente importantes para aplicações industriais.
