Los plásticos estructurales juegan un papel fundamental en muchas industrias, ya que los fabricantes tratan de reducir el peso y el costo de los vehículos, los bienes de consumo, entre otros. Los ingenieros de aplicaciones de MTS explican cómo las soluciones de prueba de MTS pueden ayudar a los fabricantes y a los fabricantes de materiales compuestos a cumplir las normas ISO y ASTM para estos materiales de forma más eficaz.
P: ¿Cuáles son algunas de las tendencias que están dando forma a la industria del plástico?
R:En estos momentos se está produciendo una gran innovación, sobre todo en los plásticos estructurales moldeados que se utilizan en una amplia gama de máquinas, vehículos y otros productos. Los plásticos livianos de alta calidad no solo son rentables para los fabricantes, sino que pueden proporcionar una combinación ideal de resistencia y durabilidad. Los compuestos están constantemente desarrollando y ajustando fórmulas patentadas para ofrecer atributos específicos para una aplicación particular y cada uno de estos materiales requiere pruebas de tracción.
P: ¿Qué normas rigen las pruebas de tracción para plásticos?
R: Dos de las normas más comunes son ISO y ASTM. ISO 527 cubre los principios generales para determinar las propiedades de tracción de todo tipo de plásticos y tiene adiciones que se centran en los plásticos de extrusión, las películas y las láminas, y los compuestos plásticos reforzados con fibras. ASTM D638 ofrece pautas similares para producir datos de propiedades de tracción para todo tipo de plásticos. Recientemente, nuestros clientes se han centrado en las normas para las pruebas de tracción de plásticos por moldeo y extrusión: ISO 527-2 y ASTM D638.
P: ¿Cuál es la diferencia entre las normas ISO 527-2 y ASTM D638?
R: Son muy similares salvo por el análisis de la parte no lineal de la curva tensión-deformación de un material. Para la mayoría de los plásticos, los resultados de las pruebas para cada una de estas dos normas serán los mismos. Sin embargo, para los plásticos con poca o ninguna región lineal, la variación entre la norma ASTM y la ISO puede ser importante.
P: ¿Por qué son importantes las pruebas de tracción?
R: La prueba de tracción es la prueba más popular para los plásticos porque proporciona gran cantidad de datos críticos. Es la base de cualquier investigación sobre las propiedades de los materiales, como la tensión, la deformación, el módulo de tracción y la relación de Poisson. Al medir la fuerza necesaria para tirar de una probeta hasta su punto de rotura, los ingenieros de diseño de productos y los responsables de calidad pueden predecir con precisión el rendimiento de los productos en aplicaciones reales. Pueden saber cuán moldeable es el material, cuánta energía puede absorber y si puede utilizarse en una aplicación específica. Además, puede ser necesario realizar estas pruebas en cámaras ambientales para simular las condiciones de uso.
P: ¿Qué implican las pruebas de tracción para plásticos estructurales?
R:Para realizar estas pruebas, se colocan probetas planas tipo "hueso de perro" en las mordazas de un equipo de prueba universal y se las somete a una extensión controlada hasta que fallan. Las velocidades de prueba varían según el tipo de probeta para lograr una tasa de deformación específica y, a menudo, se usa un extensómetro para medir la deformación de la probeta en el área de interés. Esto puede ser complicado cuando las pruebas se realizan en cámaras de temperatura donde un extensómetro puede resultar dañado.
P: ¿Cuáles son los retos de las pruebas de tracción para plásticos?
R: El reto es determinar exactamente cómo falla el material en cuestión. La extensión del plástico hasta que falla depende del coeficiente de endurecimiento por deformación y de si el material es sensible a la velocidad de deformación. Como mencioné al diferenciar las normas, el enfoque suele ser el módulo o la parte elástica lineal de la prueba, que es una pequeña parte del tirón. Diferenciar el módulo de la deformación general puede ser difícil cuando el alargamiento general puede variar del 100 al 1000 % de la deformación. Se necesitan muchos puntos de datos.
En un principio, se utilizaban extensómetros mecánicos, pero solo recorren entre el 50 % y el 100 %, dependiendo de la longitud del calibre. Los extensómetros de alta elongación pueden viajar más lejos, pero no tienen suficiente resolución para captar la región elástica lineal relativamente pequeña. En muchos casos, la mejor solución es un extensómetro sin contacto, como nuestro Extensómetro de video MTS Advantage™ (AVX). Esta herramienta en particular le permite seguir toda la probeta a través de la falla sin afectarla mientras obtiene suficientes puntos de datos para calcular el módulo.
P: ¿Qué capacidades hay que tener en cuenta en un sistema de prueba de tracción?
R:Para los plásticos estructurales o rígidos, se necesita un sistema de prueba con la capacidad y la resolución para realizar pruebas de alta elongación. A veces, esto puede significar una capacidad de fuerza de hasta 50 kN. A menudo es importante realizar pruebas dentro de una cámara ambiental. Las pruebas a temperatura pueden agregar una amplia gama de retos. Por ejemplo, puede que tenga que sumergir las probetas en las mordazas a una temperatura determinada o sumergirlas en la cámara y luego estabilizarlas en las mordazas, lo que complica la configuración y prolonga el tiempo de la prueba. Tener un paquete integrado puede simplificar la logística. Entre los aspectos que hay que tener en cuenta están la elección de un sistema que tenga la altura suficiente para acomodar la cámara y la elongación prevista de la probeta, y una cámara con vidrio de grado óptico para las mediciones de deformación sin contacto.
P: ¿Cómo ayudan los datos a los fabricantes de materiales compuestos a conseguirlo?
R: Realmente se reduce a la confianza en las decisiones. Los fabricantes necesitan saber que su material se comportará como se espera en el proceso de fabricación y ofrecerá las características específicas que el moldeador necesita, ya sea la durabilidad, la flexibilidad o la relación resistencia-peso. Los fabricantes seleccionan los materiales en función de todos los matices del producto que diseñan, ya sea parte de un juguete, del reposacabezas de un vehículo o del asiento de un avión. Quieren conocer las características de los materiales para poder tomar decenas de decisiones de diseño. Los datos de prueba precisos los ayudan a hacer eso.
P: ¿Qué más ofrece MTS para ayudar a garantizar resultados precisos de las pruebas?
R: MTS tiene décadas de experiencia en la configuración de soluciones de sistemas integrados para la industria del plástico. Los Sistemas de prueba electromecánicos MTS Criterion® son ideales para pruebas de tracción de plásticos según las normas ISO 527-2 y ASTM D638. Disponibles en numerosas configuraciones de alta rigidez, estos bastidores cuentan con controles digitales MTS de alta resolución y accionamientos compactos de servomotores de CA para ofrecer pruebas de alta velocidad y baja vibración en una gama muy amplia de capacidades de fuerza.
