Teste de tração ASTM D412 de elastômeros

ASTM D412 é o padrão mais comum para determinar as propriedades de tração de borracha vulcanizada (termofixa) e elastômeros termoplásticos. Os compostos desta família são usados ​​para criar uma vasta gama de bens de consumo, como pneus, bolas de futebol e elásticos. Esta família também produz materiais altamente especializados, como anéis de vedação em ônibus espaciais, que devem funcionar de forma confiável sob condições ambientais extremas.
Este guia foi elaborado para apresentar os elementos básicos de um teste de tração ASTM D412 e fornecerá uma visão geral dos equipamentos de teste de materiais, software e amostras necessárias.

ASTM D412 mede a elasticidade de um material sob tensão de tração, bem como seu comportamento após o teste quando o material não está mais sob tensão. ASTM D412 é conduzida em uma máquina de teste universal (também chamada de máquina de teste de tração) a uma taxa de 500 ± 50 mm/min até que a amostra falhe. Embora a ASTM D412 meça muitas propriedades de tração diferentes, as seguintes são as mais comuns:
Resistência à tração – a tensão máxima de tração aplicada no estiramento de uma amostra até a ruptura.
Tensão de tração em um determinado alongamento – a tensão necessária para esticar a seção transversal uniforme de uma amostra de teste até um determinado alongamento.
Alongamento final – o alongamento no qual ocorre a ruptura na aplicação de tensão de tração contínua.
Deformação de tração – a extensão restante após uma amostra ter sido esticada e retraída de uma maneira especificada, expressa como uma porcentagem do comprimento original.

AMOSTRAS
ASTM D412 descreve dois métodos de teste, dependendo do tipo de amostra. Esteja ciente de que esses dois métodos de teste não produzem resultados idênticos. O Método de Teste A utiliza amostras em formato de “haltere” ou “osso de cachorro”, enquanto o Método de teste B é projetado para amostras em formato de anel. O Método de Teste A é mais comumente usado do que o Método de Teste B. As amostras de osso de cachorro devem ser cortadas de uma folha ou placa moldada por injeção. A direção na qual a folha é extrudada é importante, pois produz um padrão de granulação sutil no material. Para maior consistência, todas as amostras devem ser cortadas com a porção longitudinal paralela à fibra.

MEDIÇÃO DE AMOSTRA
Existem seis tipos permitidos de amostras de osso de cachorro para testes ASTM D412 e dois tipos permitidos de amostras de anéis cortados. O formato mais comumente testado é um espécime de osso de cachorro C cortado, que exige um comprimento total de 115 mm (o comprimento de referência é de 25 mm), largura de 6 mm e espessura de 3 mm. A espessura da amostra deve ser medida três vezes, sendo o valor mediano o valor aceito.
Para garantir a conformidade com a norma, todas as amostras utilizadas para testes ASTM D412 devem ser medidas com um micrômetro de acordo com ASTM D3767. O dispositivo automático de medição de amostras permite que os operadores conectem até dois micrômetros ou dispositivos de medição ao computador e insiram os dados diretamente no software. Isto elimina as chances de erros de entrada do operador e aumenta a eficiência.

ALINHAMENTO DA AMOSTRA
Para testar adequadamente, as amostras devem ser mantidas perpendiculares às faces da mandíbula e não inclinadas em ângulo. O desalinhamento das amostras pode causar grandes variações nos resultados dos testes, e deve-se tomar cuidado adequado para garantir que todas as amostras estejam alinhadas de forma consistente para cada teste.
Uma maneira de resolver o desalinhamento é usar uma face da mandíbula que tenha quase a mesma largura da amostra, tornando relativamente fácil ajustar visualmente o alinhamento. A maneira mais fácil de evitar o desalinhamento é usar um dispositivo de alinhamento de amostra montado diretamente nos corpos da garra. Esta é uma barra simples que fornece um ponto de parada ajustável para que os operadores possam ver facilmente se sua amostra foi alinhada corretamente.

APERTOS
Uma vez que as garras são apertadas nas amostras elastoméricas em preparação para a execução de um teste, forças compressivas indesejadas são frequentemente aplicadas. Essas forças, embora mínimas, podem interferir nos resultados dos testes se não forem tratadas adequadamente. É importante que não sejam balanceados após a inserção da amostra, pois isso causará um desvio nos resultados. O software de teste de materiais Bluehill Universal pode ser programado para normalizar forças em múltiplas amostras e remover qualquer folga ou força de compressão, garantindo resultados consistentes entre as amostras. O Specimen Protect, disponível nas máquinas de teste universais da série 6800, foi projetado para evitar danos à amostra ou ao sistema durante a fase de configuração de um teste, antes que os limites operacionais do teste sejam definidos. Quando ativado, o Specimen Protect ajusta automaticamente a cruzeta para manter quaisquer forças indesejadas abaixo de um determinado limite.

À medida que as amostras de elastômero se esticam, sua espessura diminui. Por esta razão, a ASTM D412 recomenda garras que apertam automaticamente. Uma pressão consistente e uniforme nas faces da mandíbula garante que as amostras diluídas não escorreguem das garras durante o teste. As garras pneumáticas de ação lateral com faces serrilhadas são altamente eficazes para testar elastômeros. Com garras pneumáticas, a pressão do ar de entrada se ajusta automaticamente, permitindo que a força de aperto permaneça constante mesmo se a espessura da amostra mudar significativamente durante um teste. Outra opção eficaz é usar punhos de rolo auto-apertáveis, que utilizam uma mola para exercer pressão constante sobre a amostra durante o teste. Para aqueles que usam o Método B de teste ASTM D12, as amostras de O-ring podem ser testadas com nosso O-Ring Fixture. Essas garras evitam concentrações de tensão local usando eixos giratórios nas luminárias superiores e inferiores.

EXTENSÔMETRO
Embora os extensômetros não sejam exigidos pela norma, uma medição de deformação é recomendada para obter resultados mais precisos e repetíveis. A medição de deformação baseada no deslocamento da cruzeta pode ser menos precisa devido ao alongamento da amostra fora do comprimento de referência. Os extensômetros de Long Travel são projetados para trabalhar com materiais elastoméricos e também podem ser usados ​​através de quebra de amostra. A força de fixação ajustável nas bordas da faca reduz a falha prematura da amostra. Este extensômetro pode medir deformações de até 3.000% a partir de um comprimento nominal de apenas uma polegada.
Um extensômetro sem contato como o Extensômetro de Vídeo Padrão ou Avançado 2 é o mais ideal para materiais elastoméricos. É especialmente adequado para amostras frágeis ou que necessitam de uma câmara ambiental para teste. Os extensômetros de vídeo sem contato oferecem o benefício adicional de reduzir a variação dos resultados devido à interferência do operador e aumentar a eficiência em laboratórios com necessidades de alto rendimento.

CÂMARA AMBIENTAL
Os elastômeros testados sob ASTM D412 são frequentemente destinados para uso futuro em condições não ambientais. Como as condições ambientais têm um grande impacto nas propriedades de tração dos elastômeros, deve-se tomar cuidado para garantir que as condições de teste imitem aquelas da aplicação final pretendida. A velocidade do teste, a temperatura, a umidade, as dimensões da amostra e as condições de pré-teste têm efeitos notáveis ​​nos resultados do teste e devem ser controlados para que o teste produza dados úteis. Para garantir que esses elementos simulem a aplicação final do material, a ASTM D412 é frequentemente realizada dentro de uma câmara ambiental onde aquecimento ou resfriamento (LN2 ou CO2) podem ser usados.

As câmaras ambientais permitem que os operadores monitorem a temperatura dentro da câmara durante todo o teste. Além disso, o tempo e a temperatura de imersão podem ser configurados para garantir que todas as amostras sejam condicionadas adequadamente antes do início do teste.