ASTM D412 Ensaio de tração em borracha e elastômeros
A norma ASTM D412 descreve métodos para determinação das características de tração de borracha duroplástica vulcanizada e elastômeros termoplásticos.
- A borracha duroplástica é endurecida e moldada por impacto térmico. O endurecimento é uma reação química irreversível a qual aumenta a resistência e a durabilidade de produtos feitos em borracha duroplástica. Os produtos feitos em borracha duroplástica incluem pneus, discos para hóquei no gelo, interruptores de segurança, carcaças para equipamentos elétricos e componentes de motores.
- Elastômeros termoplásticos (TPE) são polímeros, misturas de polímeros e borracha. Eles são normalmente disponíveis em forma de pellets, se tornam líquidos por meio de aquecimento e, então, podem ser injetados em um molde de fundição. O material termoplástico é moldado durante o resfriamento e endurecimento. Este processo é reversível por meio do reaquecimento do material. As aplicações TPE incluem correias de acionamento, amortecedores, mangueiras de respiração, catéteres e solas de calçado.
Outro procedimento padronizado para determinar as propriedades de tração da borracha termofixa vulcanizada e dos elastômeros termoplásticos é descrito nas normas ISO 37 e DIN 53504.
Os conteúdos a seguir explicam os aspectos essenciais. Para a realização de ensaios em conformidade com a ASTM D412, é indispensável a aquisição da norma completa.
Objetivo & Área de Aplicação Amostras Execução de ensaio & Valores Característicos Requisitos aplicáveis aos meios de ensaio Sistema de ensaio Automação
ASTM D412 Objetivo & Área de Aplicação
A ASTM D412 apresenta especificações para a máquina para ensaios de materiais, para as amostras, inclusive forma e tamanho, e para o método de ensaio e os métodos a serem aplicados. O objetivo do ensaio é determinar diferentes valores característicos dos materiais os quais poderão ser utilizados no desenvolvimento de novos produtos, para alcançar as metas de desempenho de produtos ou na pesquisa e no controle da qualidade.
Os materiais descritos na ASTM D412 são utilizados diariamente em uma ampla variedade de setores, incluindo a indústria aeroespacial, a construção civil e a área médica, por exemplo, na ensaio de luvas de borracha, bem como na indústria automotiva, entre outras aplicações, como ensaio de pneus, amortecedores, vedações e muito mais.
Amostras e dimensões conforme ASTM D412
- Para o ensaio de tração em borracha e elastômeros a ASTM D412 indica seis tipos de amostra tipo gravata admissíveis e dois tipos admissíveis de cortes de amostras anelares.
- A amostra mais comum é a amostra tipo gravata em forma de C (ASTM D412 Tipo C) com o comprimento total de 115 mm (4,5 polegadas), o comprimento de medição de 25 mm (1 polegada), a largura de medição de 6 mm (0,25 polegadas) e a espessura de 3 mm. A medição da espessura da amostra deve ser feita três vezes, sendo que o valor médio será o valor aceito.
L0Comprimento de medição
L Comprimento livre de fixação
l1 Comprimento da parte paralela estreita/diâmetro interno
L2Distância entre as partes largas e paralelas
l3 Comprimento total / diâmetro externo
b2 Largura da amostra na região do ombro
b1Largura da amostra na região do comprimento de medição
h Espessura da amostra
| Norma | Tipo | Observação | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | Forma |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D412 | C | Amostra preferencial | ≥115 | 33 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | A | possíveis dimensões | ≥140 | 59±2 | 25±1 | 12+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | B | possíveis dimensões | ≥40 | 59±2 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | D | possíveis dimensões | ≥100 | 33±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | E | possíveis dimensões | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | F | possíveis dimensões | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Amostra tipo gravata |
| ASTM D412 | 1 | Dimensões preferenciais | 17,9 | 15,9 | 1...3,3 | 50 | Amostra anelar | ||
| ASTM D412 | 2 | Dimensão maior | 35,8 | 31,8 | 1...3,3 | 100 | Amostra anelar |
Execução do ensaio conforme ASTM D412
A ASTM D412 inclui dois métodos de ensaio, os métodos A e B.
- O Método A se baseia em amostras em forma de halteres / amostras tipo gravata, o Método B se baseia em cortes planos de amostras anelares.
- Em ensaios conforme ASTM D412 é feita a medição da elasticidade do material exposto à tensão de tração e o comportamento após o ensaio quando o material não é mais exposto à carga
- O ensaio é realizado em uma máquina universal para ensaios (também chamada demáquina para ensaios de tração) com a velocidade de 500 ± 50 mm/min até a falha da amostra.
Valores característicos determinados conforme ASTM D412
Embora a ASTM D412 avalie diversas propriedades de tração, os seguintes parâmetros são os mais importantes, com definições de acordo com a ASTM D1566 – Terminologia para Borracha:
- Tensão de tração: Tensão aplicada para a deformação de uma amostra
- Tensão de tração com determinada deformação: Tensão necessária para a deformação da seção transversal uniforme de uma amostra até uma deformação pré-definida
- Resistência à tração: tensão de tração máxima na deformação de uma amostra até a ruptura
- Limite de escoamento: o ponto na curva tensão-deformação um pouco antes da falha definitiva no qual o índice de tensão em relação à deformação passa pelo valor zero e pode tornar-se negativo.
- Deformação máxima: a deformação no momento da ruptura
- Deformação por tração: A deformação permanente após o alongamento de uma amostra com o subsequente encolhimento de determinada maneira, indicada em por cento do comprimento original
Informações detalhadas e métodos padrão se encontram na norma ASTM D412
Sistemas de ensaio ASTM D412
Um dos requisitos do ensaio conforme a ASTM D412 é a deformação do corpo de prova. 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 essa aplicação:
- zwickiLine – solução compacta para pequenas forças de ensaio até 5 kN e com uma faixa 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
Garras
Os dispositivos de fixação para corpos de prova tipo gravata devem se autoapertar, exercer uma pressão uniforme sobre as superfícies de aperto e aumentar essa pressão conforme a carga aplicada cresce. Dessa forma, evita-se o deslizamento e garante-se a ruptura na região de ensaio prevista. A ZwickRoell oferece diversos tipos de suportes de amostra, desde suportes mecânicos manuais até sistemas pneumáticos confortáveis, cada um com insertos de mordentes adequados.
- Garras Pneumáticas:A força de aperto é gerada por atuadores pneumáticos e pode ser acionada com 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.
- Garra de fixação 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 roletes giratórios.
Em caso de dúvidas quanto aos requisitos de ensaio ou aos desafios com a ASTM D412, entre em contato direto com nossos especialistas.
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Ensaios de tração automatizados conforme ASTM D412
Ensaios de tração em borracha e elastômeros segundo a ASTM D412 também podem ser realizados de forma automatizada. Um sistema de ensaio automatizado é utilizado principalmente quando é necessário ensaiar muitas amostras ou quando se pretende eliminar a influência do operador. A temperatura ou umidade das mãos, assim como o posicionamento impreciso ou inclinado da amostra nos suportes, podem afetar os resultados do ensaio.
- O sistema de ensaio robótico compacto roboTest L pode ensaiar até 350 amostras de forma autônoma. Um instrumento de medição de espessura integrado no sistema realiza medições exatas e reprodutíveis da espessura da amostra. A pinça de amostra insere a amostra na máquina para ensaios de materiais e o ensaio de tração conforme ASTM D412 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 adicional de outros equipamentos, como, por exemplo, uma estação de marcação de amostras, uma estação de centralização ou uma câmara de temperatura para a exata termorregulação das amostras. Também a capacidade do magazine do sistema robotizado de ensaios pode ser ampliada livremente.
- Para evitar influências do operador, mesmo em pequenas séries de amostras (tipo C), a ZwickRoell oferece o sistema de ensaio ALEX: simples, compacto e econômico, podendo ser utilizado a partir de séries de apenas 10 amostras.
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- Brochura do produto: Máquinas e sistemas de ensaio para plásticos e borracha PDF 9 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 310 KB
Perguntas frequentes quanto à norma ASTM D412
A norma ASTM D412 descreve métodos para determinação das características de tração de borracha duroplástica vulcanizada e elastômeros termoplásticos. Esses ensaios são decisivos para a determinação das características mecânicas de materiais de borracha e materiais de elastômeros, o que é importante para o desenvolvimento de produtos, a garantia de qualidade e o controle de performance em muitos setores da indústria como, por exemplo, a indústria aeroespacial, a engenharia médica, indústria automotiva, construção civil, e outros.
