ISO 527-4 Propiedades de tracción de isotrópico y ortotrópicoFibra-COMPOSITOS PLÁSTICOS REFORMOS

Cómo realizar una prueba de tracción en materiales compuestos según ISO 527-4

ISO 527-4 es un estándar de prueba internacional para determinar las propiedades de tracción defibra-COMPOSITOS PLÁSTICOS REFORMADOS. ISO 527-4 cubre las condiciones de prueba para compuestos isotrópicos y ortotrópicos no unidireccionales y se refiere a ISO 527-1. Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos de una prueba de tracción ISO 527-4, incluida una descripción general del equipo, el software y las muestras necesarias. Sin embargo, cualquier persona que planee realizar pruebas a ISO 527-4 no debe considerar esta guía como un sustituto adecuado para leer el estándar completo.

¿Qué mide ISO 527-4?

Se realiza una prueba ISO 527-4 aplicando una fuerza de tracción a una 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 una velocidad de cruce fija que depende de la geometría de la muestra y el tipo de prueba elegido. ISO 527-4 mide las siguientes propiedades de tracción:

Relación de Poisson: la relación del cambio en la tensión transversal a axial entre 0.05% y 0.25% de tensión

Módulo de elasticidad: la pendiente de la respuesta de estrés/deformación del espécimen, generalmente determinado entre 0.05% y 0.25% de tensión

Tensión de tracción a resistencia a la tracción: la tensión de tracción correspondiente a la resistencia a la tracción

Resistencia a la tracción: la tensión máxima aplicada durante la prueba (generalmente el estrés en la ruptura)

¿Es ISO 527-4 el estándar adecuado para usted?

Se requiere una amplia gama de pruebas diferentes para caracterizar completamente los materiales compuestos anisotrópicos y heterogéneos. ISO 527-4 es una de las pruebas más básicas realizadas en materiales compuestos y se usa ampliamente para evaluar, calificar y certificar sus propiedades de tracción. ISO 527-4 se puede usar para compuestos con continuo y discontinuofibrarefuerzos, mientras que ISO 527-5 está destinado a probar continuos unidireccionalesfibracompuestos. Plásticos reforzados por partículas o cortosfibrasse puede probar al ISO 527-2. Los métodos de prueba preconfigurados para todos estos estándares, junto con muchos más, se pueden encontrar enKasón'sSoftware de prueba universal.

Especímenes

ISO 527-4 define tres tipos de muestra de prueba.

Las muestras de tipo 1b son unmoldeadoTipo de "Bone Dog" adecuado para probar cortosfibraMateriales reforzados con una matriz termoplástica.

Las muestras tipo 2 son rectangulares con una sección transversal constante y son adecuadas para probar continuosfibraMateriales con matrices termoestables y termoplásticos. Las muestras de tipo 3 son similares a las muestras de tipo 2 con la adición de pestañas finales, que son comunes en las pruebas compuestas para evitar que la muestra sea dañada por los agarres.

Medición de la muestra

Todas las muestras deben medirse antes de probar de acuerdo con ISO 16012 o ISO 23529. La mayoría demicrómetrosdebe ser adecuado para realizar estas medidas. 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 (grosor y ancho) de la muestra, porque el estrés se calcula dividiendo la fuerza aplicada por el área de la sección transversal del espécimen (esto se muestra en unidades de PSI, PA, KPA,,GPA, etc). Si bien el grosor y el ancho de las muestras rígidas requieren diferentes precisiones de medición, es común usar el mismo dispositivo de medición para ambos. Ya sea cilíndrico o rectangularmicrómetroSe pueden usar puntas, suponiendo que cumplan con las dimensiones requeridas por ISO 16012.

La función de dispositivo de medición automática de muestras en Universal permite a los operadores conectarse hasta dos dispositivos (micrómetrosocalibrador) al software de prueba. Los datos de medición se cargarán directamente en el software de prueba, eliminando la posibilidad de errores de entrada y aumentando la eficiencia de la prueba.

Sistema de prueba de materiales

ISO 527-4 se puede realizar en una máquina de prueba universal de modelo o modelo de piso. Un 100 o 250KnEl sistema generalmente se requiere al probar el carbonofibracompuestos, aunque un 30Kno 50KnEl sistema modelo de tabla puede ser suficiente para probar el vidriofibracompuestos.

Medición de tensión

Hay varios dispositivos diferentes disponibles para medir la tensión durante las pruebas ISO 527-4. Cuando se usa con instrumentación adecuada, los medidores de tensión de resistencia eléctrica unida proporcionan un método para determinar la tensión debajo del área activa (típicamente unos pocos mm²) del medidor. Los medidores de tensión generalmente consisten en una red delgada de lámina de metal en un respaldo orgánico, y pueden usarse para probar a una amplia gama de temperaturas, desde criogénicos hasta más de 200 ° C. Los medidores de deformación requieren acondicionamiento para generar una señal eléctrica útil, y un adaptador fácil de usar está disponible con la electrónica estándar de una máquina de prueba.

También hay una variedad de opciones de extensómetro dependiendo de las necesidades de su laboratorio. El tipo más simple es un dispositivo de clip que debe recortarse directamente sobre la muestra al comienzo de cada prueba y retirarse antes de que se rompa la muestra. El extensómetro de clip-On de la serie 2630 de longitud fija es adecuado para la medición de la tensión axial. Un extensómetro de clip biaxial está disponible para pruebas que requieren la medición de la tensión axial y transversal para la determinación de la relación de Poisson.

El extensómetro que se adhiere automáticamente a la muestra sin interferencia por el operador de prueba. Esto es útil en los laboratorios con necesidades de alto rendimiento, ya que elimina la necesidad que requiere mucho tiempo para la manipulación manual por parte del operador y también proporciona una ubicación más consistente en una gran cantidad de muestras. La colocación consistente da como resultado valores de módulo más repetibles.

Los materiales compuestos a menudo están destinados a su uso en la industria aeroespacial y, por lo tanto, deben ser resistentes a las condiciones de temperatura extrema. Para simular estas condiciones, las pruebas ISO 527-4 se pueden realizar dentro de una cámara de temperatura donde Ln2 o CO2 se usan para calentar o enfriar la cámara a temperaturas específicas de la aplicación. Los medidores de tensión o los extensómetros de clip se pueden usar a una temperatura máxima de 200 ° C. También se puede utilizar un extensómetro de video avanzado no contactos, lo que tiene la ventaja de colocarse fuera de la cámara de temperatura. El AVE2 no toca físicamente la muestra y, por lo tanto, no es necesario que se elimine de la muestra antes de la falla. Esto elimina la necesidad de que el operador de prueba abra y cierre la puerta de la cámara durante la prueba.

Cámara de prueba

Las cámaras de temperatura utilizan la convección del aire forzado y los elementos de calentamiento resistivo para lograr altas temperaturas y enfriamiento líquido de nitrógeno o dióxido de carbono para lograr bajas temperaturas. La gama de cámaras ambientales Kason proporciona amplias capacidades de prueba de temperatura para evaluar las propiedades del material en condiciones de prueba no ambientales. Una gama completa de agarres complementarios,muelley los extensómetros están disponibles.

Control de prueba

Las pruebas ISO 527-4 se realizan a una velocidad de cruce constante. La velocidad de prueba prescrita depende del tipo de muestra y del tipo de prueba que se realiza. Por ejemplo, las pruebas que se realizan para el control de calidad de rutina se pueden ejecutar a velocidades más rápidas (5 y 10 mm/min) que las utilizadas para la calificación (2 mm/min).

Cálculos y resultados

Al presentar los resultados de las pruebas, es importante garantizar que los términos de medición se definan adecuadamente para garantizar el cumplimiento de ISO 527-4 y facilitar la comparación de datos entre diferentes laboratorios.

Estrés de tracción/resistencia a la tracción: el estrés por tracción se determina dividiendo la fuerza en un punto dado por el área promedio de la muestra. La resistencia a la tracción de un espécimen es el estrés de tracción máximo logrado antes de la falla.

Tensión de tensión/tensión de tracción en la falla: la tensión de tracción es la tensión de ingeniería medida por el dispositivo de medición de deformación (medidor de deformación o extensómetro). La tensión de falla de tracción es la tensión correspondiente a la resistencia a la tracción.

Módulo: el módulo se define como la pendiente de la respuesta de tensión-deformación entre 0.05% y 0.25% de tensión a menos que se dan valores alternativos en la especificación del material. Debido a que el cálculo del módulo comienza en una tensión de 0.05%, es extremadamente importante que se apliquen preestresas apropiadas al material para eliminar las fuerzas flojas o de compresión inducidas al agarrar la muestra. No excederá el 0.05% de tensión o el 1% de la resistencia a la tracción del material.

Relación de Poisson: la relación de Poisson se determina tomando la relación del cambio en la tensión transversal a el cambio en la tensión axial sobre el mismo rango de deformación axial utilizada para determinar el módulo (0.05% a 0.25%).