Propriedades de tração ISO 527-4 de isotrópica e ortotrópicaFibra-Compostos plásticos reforçados

Como realizar um teste de tração em materiais compósitos de acordo com a ISO 527-4

ISO 527-4 é um padrão de teste internacional para determinar as propriedades de tração defibra-Compostos plásticos reforçados. A ISO 527-4 abrange condições de teste para compósitos isotrópicos e ortotrópicos não unidirecionais e refere-se à ISO 527-1. Este guia foi projetado para apresentá-lo aos elementos básicos de um teste de tração ISO 527-4, incluindo uma visão geral do equipamento, software e amostras necessárias. No entanto, qualquer pessoa que planeja realizar testes para a ISO 527-4 não deve considerar este guia um substituto adequado para a leitura de todo o padrão.

O que a ISO 527-4 mede?

Um teste ISO 527-4 é realizado aplicando uma força de tração a uma amostra e medindo várias propriedades da amostra sob estresse. É conduzido em uma máquina de teste universal (também chamada de uma máquina de teste de tração) a uma velocidade fixa de cabeça cruzada que depende da geometria da amostra e do tipo de teste escolhido. A ISO 527-4 mede as seguintes propriedades de tração:

Razão de Poisson - a proporção da mudança de tensão transversal para axial entre 0,05% e 0,25% de tensão

Módulo de elasticidade - a inclinação da resposta de tensão/tensão da amostra, geralmente determinada entre 0,05% e 0,25% de tensão

Tensão de tração na resistência à tração - a tensão de tração correspondente à resistência à tração

Resistência à tração - a tensão máxima aplicada durante o teste (geralmente o estresse no intervalo)

ISO 527-4 é o padrão certo para você?

É necessária uma ampla gama de testes diferentes para caracterizar completamente os materiais compósitos anisotrópicos e heterogêneos. A ISO 527-4 é um dos testes mais básicos realizados em materiais compostos e é amplamente utilizado para avaliar, qualificar e certificar suas propriedades de tração. ISO 527-4 pode ser usado para compósitos com contínuo e descontínuofibrareforços, enquanto a ISO 527-5 se destina a testar contínuos unidirecionaisfibracompósitos. Plásticos reforçados por partículas ou curtosfibraspode ser testado na ISO 527-2. Os métodos de teste pré-configurados para todos esses padrões, juntamente com muitos mais, podem ser encontrados emKason'sSoftware de teste universal.

Espécimes

A ISO 527-4 define três tipos de amostra de teste.

As amostras do tipo 1B são ummoldadoTipo de "cão" adequado para testar curtofibraMateriais reforçados com uma matriz termoplástica.

As amostras tipo 2 são retangulares com uma seção transversal constante e são adequadas para testar contínuasfibraMateriais com matrizes termoestímetro e termoplásticas. As amostras do tipo 3 são semelhantes às amostras do tipo 2 com a adição de guias finais, que são comuns em testes compostos, a fim de impedir que a amostra seja danificada pelas garras.

Medição da amostra

Todas as amostras devem ser medidas antes do teste de acordo com a ISO 16012 ou ISO 23529. Mais típicomicrômetrosdeve ser adequado para realizar essas medições. Para que o sistema de teste exiba medições de tensão em vez de apenas medições de força, os operadores serão solicitados a inserir a área de seção transversal (espessura e largura) da amostra, porque o estresse é calculado pela divisão da força aplicada pela área de seção transversal do espécime (isso é mostrado em unidades de PSI, PSI, KPA, KPA,GPA, etc). Embora a espessura e a largura das amostras rígidas exijam diferentes precisões de medição, é comum usar o mesmo dispositivo de medição para ambos. Cilíndrico ou retangularmicrômetroAs dicas podem ser usadas, assumindo que atendam às dimensões exigidas pela ISO 16012.

O recurso de dispositivo de medição automática de amostras no Universal permite que os operadores se conectem a dois dispositivos (micrômetrosoupinças) para o software de teste. Os dados de medição serão enviados diretamente no software de teste, eliminando a chance de erros de entrada e aumentar a eficiência do teste.

Sistema de teste de materiais

A ISO 527-4 pode ser realizada em uma máquina de teste universal de modelo superior ou modelo de mesa. A 100 ou 250KNGeralmente é necessário sistema ao testar carbonofibracompósitos, embora um 30KNou 50KNO sistema de modelo de tabela pode ser suficiente para testar vidrofibracompósitos.

Medição de deformação

Vários dispositivos diferentes estão disponíveis para medir a tensão durante o teste ISO 527-4. Quando usados ​​com instrumentação adequada, os medidores de linhagem de resistência elétrica ligados fornecem um método para determinar a tensão abaixo da área ativa (normalmente alguns mm²) do medidor. Os medidores de tensão geralmente consistem em uma fina grade de folha de metal em um apoio orgânico e podem ser usados ​​para testar a uma ampla gama de temperaturas, de criogênico a mais de 200 ° C. Os deformação requerem condicionamento para gerar um sinal elétrico útil, e um adaptador fácil de usar está disponível com a eletrônica padrão de uma máquina de teste.

Uma variedade de opções de extensômetro também está disponível, dependendo das necessidades do seu laboratório. O tipo mais simples é um dispositivo de clip-on que deve ser preso diretamente na amostra no início de cada teste e removida antes da quebra da amostra. O extensômetro de clipe da série 2630 do comprimento fixo é adequado para a medição da tensão axial. Um extensômetro de clipe biaxial está disponível para testes que requerem a medição da tensão axial e transversal para a determinação da razão de Poisson.

O extensômetro que se conecta automaticamente à amostra sem interferência pelo operador de teste. Isso é útil em laboratórios com alta necessidade de rendimento, pois elimina a necessidade demorada de manipulação manual pelo operador e também fornece posicionamento mais consistente em um grande número de espécimes. A posicionamento consistente resulta em valores de módulo mais repetíveis.

Os materiais compósitos são frequentemente destinados ao uso na indústria aeroespacial e, portanto, devem ser resistentes a condições extremas de temperatura. Para simular essas condições, os testes ISO 527-4 podem ser realizados dentro de uma câmara de temperatura onde LN2 ou CO2 são usados ​​para aquecer ou resfriar a câmara para temperaturas específicas da aplicação. Os extensões de tensão ou extensômetros de clipe podem ser usados ​​até uma temperatura máxima de 200 ° C. Também pode ser usado um extensômetro de vídeo avançado sem contato, que tem a vantagem de ser colocado fora da câmara de temperatura. A AVE2 não toca fisicamente a amostra e, portanto, não precisa ser removida da amostra antes da falha. Isso elimina a necessidade de o operador de teste abrir e fechar a porta da câmara durante o teste.

Câmara de teste

As câmaras de temperatura usam convecção de ar forçada e elementos de aquecimento resistivo para atingir altas temperaturas e nitrogênio líquido ou resfriamento de dióxido de carbono para obter baixas temperaturas. A gama Kason de câmaras ambientais fornece extensas recursos de teste de temperatura para avaliar as propriedades do material em condições de teste não ambientais. Uma gama completa de garras complementares,pullrodse extensômetros estão disponíveis.

Controle de teste

Os testes ISO 527-4 são realizados a uma velocidade crosshead constante. A velocidade de teste prescrita depende do tipo de amostra e do tipo de teste que está sendo realizado. Por exemplo, os testes feitos para controle de qualidade de rotina podem ser executados em velocidades mais rápidas (5 e 10 mm/min) do que aqueles que estão sendo usados ​​para qualificação (2 mm/min).

Cálculos e resultados

Ao apresentar os resultados dos testes, é importante garantir que os termos de medição sejam definidos adequadamente para garantir a conformidade com a ISO 527-4 e facilitar a comparação de dados entre diferentes laboratórios.

Tensão de tração/resistência à tração: a tensão de tração é determinada dividindo a força em um determinado ponto pela área média da amostra. A resistência à tração de uma amostra é a tensão de tração máxima alcançada antes da falha.

Deformação por tração/tensão de tração na falha: a tensão de tração é a tensão de engenharia medida pelo dispositivo de medição de deformação (medidor de tensão ou extensômetro). A tensão de falha de tração é a tensão correspondente à resistência à tração.

Módulo: O módulo é definido como a inclinação da resposta de tensão-deformação entre 0,05% e 0,25%, a menos que valores alternativos sejam apresentados na especificação do material. Como o cálculo do módulo começa a 0,05%, é extremamente importante que as pré-estresse apropriadas sejam aplicadas ao material para remover qualquer folga ou forças compressivas induzidas a agarrar a amostra. Não deve exceder 0,05% de tensão ou 1% da resistência à tração do material.

Razão de Poisson: a relação de Poisson é determinada pela proporção da alteração na tensão transversal e a alteração na tensão axial sobre a mesma faixa de deformação axial usada para determinar o módulo (0,05% a 0,25%).