ASTM D638 es el estándar de prueba más común para determinar las propiedades de tracción de los plásticos reforzados y no reforzados. Con el uso de plásticos en su punto más alto, es fundamental que los fabricantes puedan evaluar adecuadamente la resistencia mecánica de sus materiales. Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos de una prueba de tracción de plástico ASTM D638, incluida una descripción general del equipo, el software y las muestras necesarias. Sin embargo, cualquier persona que planee realizar pruebas ASTM D638 no debe considerar que esta guía sea un sustituto adecuado para leer el estándar completo.

ASTM D638 se realiza aplicando una fuerza de tracción a una muestra de muestra y midiendo varias propiedades de la muestra bajo estrés. Se realiza en una máquina de prueba universal (también llamada máquina de prueba de tracción) a velocidades de tracción que varían de 1 a 500 mm/min hasta que la muestra falla (rendimientos o descansos). Aunque ASTM D638 mide muchas propiedades de tracción diferentes, las siguientes son las más comunes:
Resistencia a la tracción: la cantidad de fuerza que se puede aplicar a un plástico antes de producir (se extiende irreparablemente) o se rompe.
Módulo de tracción: cuánto puede deformarse un material (estirarse) en respuesta al estrés antes de rendir. El módulo es una medición de la rigidez del material.
ANTENCIÓN: el aumento en la longitud del medidor después del descanso dividido por la longitud del calibre original. Un mayor alargamiento indica una mayor ductilidad.
Relación de Poisson: una medición de la relación entre hasta qué punto se estira un material y qué tan delgado se vuelve durante el proceso de estiramiento.
Existen muchos métodos de prueba diferentes para varios tipos de plásticos. ASTM D638 solo se aplica a muestras de plástico rígidas entre 1.00 mm y 14 mm de espesor. Si su muestra es una hoja o película de menos de 1.00 mm de espesor, debe probarse a ASTM D882. Si bien proporciona resultados similares a ISO 527-2, ASTM D638 no se considera técnicamente equivalente debido a las diferencias en el tamaño de la muestra y los requisitos de prueba. Mientras que algunos fabricantes multinacionales grandes prueban tanto a ASTM D638 como a ISO 527-2, la mayoría de nuestros clientes demuestran una preferencia por un estándar o el otro en función de su ubicación geográfica. Los fabricantes de América del Norte generalmente prueban a ASTM D638, mientras que los de Europa y Asia prueban principalmente a ISO 527-2. Los clientes en China prueban igualmente a ASTM D638 e ISO 527-2. Todos estos métodos de prueba se pueden encontrar en los módulos de aplicaciones de BlueHill® Universal, que son plantillas de métodos preconfigurados para los estándares ASTM e ISO más populares.
La mayoría de las pruebas ASTM D638 se realizan en una máquina de prueba universal de la mesa. Un sistema de 5 kN o 10 kN (1125 o 2250 lbf) es más común, pero a medida que los plásticos y los compuestos reforzados aumentan en la resistencia, puede ser necesaria unidades de mayor capacidad, como sistemas de 30 kN o 50 kN.
Es importante que las muestras se mantengan de forma segura dentro de la máquina de tracción. Acción lateral Los agarres neumáticos con caras de la mandíbula dentada son a menudo los mejores agarres para sostener plásticos rígidos. Con las empuñaduras neumáticas, la fuerza de agarre se mantiene mediante la presión del aire, que permanece constante incluso si el grosor de la muestra cambia significativamente durante la prueba. Para fuerzas superiores a 10 kN, típicamente solo encontradas con materiales reforzados, se prefieren empuñaduras de acción de cuña manuales.
Hay cinco tipos de muestras permitidas para ASTM D638 que difieren en tamaño dependiendo del grosor de la muestra y la cantidad de material disponible. Las más utilizadas son las muestras de tipo I, que tienen un grosor de 3.2 mm y generalmente se crean mediante molduras de inyección. Las muestras tipo I tienen una longitud total de 165 mm y un ancho de 13 mm, con una longitud de calibre de 50 mm. Las muestras planas generalmente se moldean, cortan o se mecanizan en forma de "espíritu de perro" o "mancuerna", lo que asegura que la ruptura ocurra en el centro de la muestra en lugar de en las áreas de sujeción. Además de las muestras planas, ASTM D638 también permite la prueba de tubos y varillas rígidos, los cuales también deben mecanizarse en forma de perro. En los casos en que el material es limitado, muchos laboratorios utilizarán muestras Tipo IV o Tipo V. Las dimensiones requeridas para las muestras de tipo IV son las mismas que las requeridas para ASTM D412 Die Cut C, lo que significa que se puede usar el mismo troquelado. Las muestras de tipo V son las más pequeñas, con una longitud de calibre de solo 0.3 pulgadas.
Todas las muestras deben medirse antes de probar de acuerdo con ASTM D5947. La mayoría de los micrómetros típicos deben ser adecuados para realizar estas mediciones. Para que el sistema de prueba muestre mediciones de tensión en lugar de solo mediciones de fuerza, se les pedirá a los operadores que ingresen el área de sección transversal (o espesor y ancho) de la muestra, porque el estrés = fuerza de fuerza / sección transversal (esto se muestra en unidades de PSI, PA, KPA, GPA, etc.).
Se deben medir las muestras matadas o mecanizadas individualmente, pero los operadores que usan muestras moldeadas por inyección solo necesitan medir una sola muestra de un lote de muestra que proporcione la variación en ese lote de muestra se demuestra que es inferior al 1%. Las muestras moldeadas por inyección a menudo se producen con un ángulo de borrador en lugar de ser perfectamente cuadrado, lo que debe tenerse en cuenta al medir la muestra. Siempre asegúrese de que se tomen mediciones de ancho en el centro del ángulo de borrador.
La función de dispositivo de medición automática de muestras en Bluehill Universal permite a los operadores conectar hasta dos micrómetros o dispositivos de medición a la computadora e ingresar los datos directamente en el software. Esto elimina las posibilidades de errores de entrada y aumenta la eficiencia.
Para probar correctamente, las muestras deben mantenerse perpendiculares a las caras de la mandíbula y no inclinarse en ángulo. La desalineación de muestras puede causar grandes variaciones en los resultados, y se debe tener una atención adecuada para garantizar que las muestras estén todos alineados de manera consistente para cada prueba. Una forma de abordar la desalineación es mediante el uso de una cara de mandíbula que está cerca del mismo ancho que su espécimen, lo que hace que sea relativamente fácil ajustar visualmente la alineación. Pero la forma más fácil de evitar la desalineación es usar un dispositivo de alineación de muestras que se monta directamente sobre los cuerpos de agarre. Esta es una barra simple que proporciona un punto de detención ajustable para que los operadores puedan decir fácilmente que su muestra se ha alineado correctamente.
Cuando las empuñaduras se apretan sobre las muestras de plástico en preparación para realizar una prueba, con frecuencia se aplican fuerzas de compresión no deseadas. Estas fuerzas, aunque minucciones, pueden interferir con los resultados de las pruebas si no se tratan correctamente: es importante que no se equilibren después de insertar la muestra, ya que esto causará un desplazamiento en los resultados. El software Bluehill Universal se puede programar para normalizar las fuerzas a través de múltiples muestras y eliminar cualquier fuerza de holgura o compresión, asegurando resultados consistentes entre las muestras. En las máquinas de prueba universales de la serie 6800, también recomendamos el uso de la protección de la muestra, que está diseñada para evitar daños en la muestra o sistema durante la fase de configuración de una prueba, antes de definir los límites operativos de una prueba. Cuando se enciende, la muestra de muestra ajusta automáticamente la cruz para mantener las fuerzas no deseadas bajo un cierto límite.
El módulo de elasticidad: cuánto se estira o se deforma el espécimen en respuesta a la fuerza de tracción, es uno de los tipos más importantes de datos recopilados por las pruebas de tracción de plástico ASTM D638. Los usuarios necesitan un dispositivo de medición de tensión apropiado, un extensómetro, para recopilar estos datos. Los extensómetros para medir el módulo deben cumplir con ASTM E83 Clase B-2.
Hay varias opciones de extensómetro disponibles dependiendo de las necesidades de su laboratorio. El tipo más simple es un extensómetro de clip-On de la serie 2630 de longitud fija. Un operador debe recortar esto directamente en la muestra al comienzo de cada prueba y eliminarlo después de que la muestra se rinda o antes de que la muestra se rompa. Si se prueba POI0
Al presentar los resultados de las pruebas, es importante asegurarse de que los términos estén correctamente definidos para garantizar el cumplimiento del estándar y facilitar la comparación de datos entre diferentes laboratorios. El error más común en los informes de datos es informar los valores de deformación utilizando una fuente incorrecta (extensómetro en lugar de Crosshead) que puede conducir a resultados drásticamente diferentes.
Los estándares de prueba de plásticos se refieren a un término llamado cepa nominal que se define de manera diferente dependiendo de qué método de prueba se está utilizando. Para ASTM D638, la deformación nominal se define como la tensión medida desde el desplazamiento de la cruz, no del extensómetro. Esto se debe a que el plástico no se descompone homogéneamente, y la tensión a menudo se centra en una parte desproporcionadamente pequeña de la muestra, una propiedad llamada "cuello". Para cualquier material que cuello o tenga un punto de rendimiento, el porcentaje de alargamiento en la ruptura no se puede informar a través del extensómetro, ya que puede ocurrir el cuello fuera de la longitud del medidor del extensómetro. Por lo tanto, la tensión nominal debe usarse para informar el porcentaje de alargamiento en cualquier punto después del rendimiento. El uso de un extensómetro para la tensión en la ruptura solo es aceptable si la cepa es homogénea en toda la muestra y no exhibe cuello o rendimiento.
Los plásticos que exhiben diferentes comportamientos pueden requerir el uso de diferentes cálculos de módulos para capturar adecuadamente la parte elástica de la prueba. La mayoría del software de prueba moderno permite la personalización de los cálculos del módulo. Comprender cómo se calcula el módulo es fundamental para garantizar la consistencia en los resultados.
Para un material que no exhibe una porción lineal verdadera, generalmente se recomienda un módulo secante, creando una línea de módulo entre cero y cualquier punto definido por el usuario en la curva. Los cálculos del módulo de segmento forman una línea de mejor ajuste entre un punto de arranque y final específico y realiza un ajuste de mínimos cuadrados. Más comúnmente, se usa el cálculo del módulo de un joven, determinando la pendiente en varias regiones e informando la pendiente más empinada a través de un ajuste de mínimos cuadrados. Bluehill Universal permite a los usuarios definir una serie de regiones o usar el cálculo del módulo de Young Automatic.
Para los laboratorios con necesidades de prueba de alto volumen, se pueden realizar varias modificaciones a la configuración de la máquina de tracción para acelerar el proceso de prueba y aumentar el rendimiento, hasta e incluyendo sistemas de prueba totalmente automatizados. Los sistemas totalmente automatizados están diseñados para incorporar la medición de muestras, la carga de muestras, la prueba y la eliminación, y pueden ejecutarse durante horas sin la interacción del operador. Estos sistemas ayudan a reducir la variabilidad debido al error humano y se pueden dejar en funcionamiento después de que finaliza un turno para continuar obteniendo resultados cuando los operadores se van a casa.