Os plásticos estruturais desempenham um papel vital em muitas indústrias, já que os fabricantes procuram reduzir o peso e o custo dos veículos, dos bens de consumo e muito mais. Os engenheiros de aplicação da MTS discutem como as soluções de teste MTS podem ajudar os fabricantes e produtores de compostos a cumprir as normas ISO e ASTM para esses materiais de forma mais eficaz.
P: Quais são algumas tendências que estão moldando a indústria do plástico?
R: Há uma tremenda inovação acontecendo neste momento, especialmente para os plásticos estruturais moldados utilizados em uma ampla gama de máquinas, veículos e outros produtos. Plásticos leves de alta qualidade não só são econômicos para os fabricantes produzirem, mas também podem proporcionar uma mistura ideal de resistência e durabilidade. Os produtores de compostos estão constantemente desenvolvendo e ajustando fórmulas proprietárias para fornecer atributos específicos para uma determinada aplicação e cada um desses materiais requer testes de tração.
P: Quais normas regem os testes de tração para plásticos?
R: Duas das normas mais comuns são a ISO e a ASTM. A ISO 527 abrange princípios gerais para determinar as propriedades de tração de todos os tipos de plásticos e tem extensões que se concentram em plásticos de extrusão, filmes e chapas, e compósitos plásticos reforçados com fibras. A ASTM D638 oferece diretrizes similares para produzir dados de propriedade de tração para todos os tipos de plásticos. Recentemente, o foco de nossos clientes tem sido as normas para testes de tração de plásticos de moldagem e extrusão: ISO 527-2 e ASTM D638.
P: Qual é a diferença entre as normas ISO 527-2 e ASTM D638?
R: Elas são bastante similares com a exceção da análise da porção não linear da curva de tensão-deformação de um material. Para a maioria dos plásticos, os resultados dos testes para cada uma dessas duas normas serão os mesmos. Mas para plásticos com pequena ou nenhuma região não linear, a variação entre a ASTM e a ISO pode ser significativa.
P: Por que os testes de tração são importantes?
R: O teste de tração é o teste mais popular para plásticos porque produz muitos dados críticos. É a base de qualquer investigação das propriedades do material, tais como tensão, deformação, módulo de tração e relação de Poisson. Ao medir a força necessária para puxar uma amostra até seu ponto de ruptura, os engenheiros de projeto do produto e gerentes de qualidade podem prever com precisão o desempenho do produto em aplicações do mundo real. Eles podem entender como o material é moldável, quanta energia ele pode absorver e se pode ser usado em uma aplicação específica. Estes testes também podem precisar ser realizados em câmaras ambientais para simular as condições de uso.
P: O que envolve o teste de tração para plásticos estruturais?
R: Para realizar estes testes, corpos de prova planos do estilo "dogbone" são colocados nas garras de uma máquina de testes universal e submetidos a extensão controlada até falharem. As velocidades de teste variam de acordo com o tipo de amostra para alcançar uma taxa de deformação específica, e muitas vezes é usado um extensômetro para medir a deformação da amostra na área de interesse. Isto pode ser complicado quando os testes são realizados em câmaras de temperatura onde um extensômetro pode ser danificado.
P: Quais são os desafios dos testes de tração para plásticos?
R: O desafio é determinar exatamente como o material em questão falha. O quanto o plástico se estica até falhar depende do coeficiente de endurecimento por deformação e se o material é sensível à taxa de deformação. Como mencionei ao diferenciar os padrões, o foco é muitas vezes o módulo, ou a parte elástica linear do teste, que é uma pequena parte da tração. Diferenciar o módulo da deformação total pode ser difícil onde o alongamento total pode variar de 100 a 1.000 por cento da deformação. Você precisa de muitos pontos de dados.
Originalmente, eram usados extensômetros mecânicos, mas o curso deles é apenas de 50 a 100%, dependendo do comprimento do gage. Os extensômetros de alta alongamento têm um curso maior mas não têm resolução suficiente para capturar a região elástica linear relativamente pequena. Em muitos casos a melhor solução é um extensômetro sem contato, como o nosso MTS Advantage™ Video Extensometer (AVX). Esta ferramenta específica permite acompanhar o corpo de prova inteiro através de falhas sem afetá-lo e ao mesmo tempo obter pontos de dados suficientes para calcular o módulo.
P: Quais capacidades são importantes a considerar em um sistema de teste de tração?
R: Para plásticos estruturais ou rígidos, é necessário um sistema de teste com capacidade e resolução para realizar testes de alta elongação. Às vezes isso pode significar uma capacidade de força de até 50 kN. Muitas vezes é importante testar dentro de uma câmara ambiental. Os testes com temperatura podem acrescentar uma gama completa de desafios. Como exemplo, você pode ter que mergulhar as amostras nas garras a uma determinada temperatura, ou mergulhá-las na câmara e depois estabilizá-las nas garras, o que complica o ajuste e prolonga o tempo de teste. Ter um pacote integrado pode simplificar a logística. As questões a considerar incluem a escolha de um sistema que tenha altura suficiente para acomodar a câmara e o alongamento esperado do corpo de prova, e uma câmara com vidro de grau óptico para medições de deformação sem contato.
P: O que os dados ajudam os produtores de compostos e fabricantes a realizar?
R: Trata-se realmente de confiança nas decisões. Os produtores de compostos precisam saber que seu material terá o desempenho esperado no processo de fabricação e fornecer as características específicas que o moldador precisa, seja durabilidade ou flexibilidade ou relação força/peso. Os fabricantes estão selecionando os materiais com base em todas as nuances do produto que estão projetando, seja ele parte de um brinquedo, ou o encosto de cabeça de um carro, ou parte de um assento de avião. Eles querem as características certas do material para que possam tomar dezenas de decisões de projeto. Dados de teste exatos os ajudam a fazer isso.
P: O que mais a MTS oferece para ajudar a garantir resultados de teste precisos?
R: A MTS tem décadas de experiência na configuração de soluções de sistemas integrados para a indústria de plásticos. Os Sistemas de Teste Eletromecânicos MTS Criterion® são ideais para testes de tração de plásticos de acordo com as normas ISO 527-2 e ASTM D638. Disponíveis em numerosas configurações de alta rigidez, estas estruturas apresentam controles digitais MTS de alta resolução e servomotores AC compactos para proporcionar testes de alta velocidade e baixa vibração em uma gama muito ampla de capacidades de força.
