Prueba de tracción de elastómeros ASTM D412

ASTM D412 es el estándar más común para determinar las propiedades de tracción del caucho vulcanizado (termoestable) y los elastómeros termoplásticos. Los compuestos de esta familia se utilizan para crear una amplia gama de bienes de consumo, como neumáticos, balones de fútbol y bandas elásticas. Esta familia también produce materiales altamente especializados, como juntas tóricas en transbordadores espaciales, que deben funcionar de manera confiable en condiciones ambientales extremas.
Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos de una prueba de tracción ASTM D412 y brindará una descripción general del equipo de prueba de materiales, el software y las muestras necesarias.

ASTM D412 mide la elasticidad de un material bajo tensión de tracción, así como su comportamiento después de la prueba cuando el material ya no está bajo tensión. ASTM D412 se realiza en una máquina de prueba universal (también llamada máquina de prueba de tracción) a una velocidad de 500 ± 50 mm/min hasta que falla la muestra. Aunque ASTM D412 mide muchas propiedades de tracción diferentes, las siguientes son las más comunes:
Resistencia a la tracción: la tensión de tracción máxima aplicada al estirar una muestra hasta su ruptura.
Esfuerzo de tracción con un alargamiento determinado: el esfuerzo necesario para estirar la sección transversal uniforme de una muestra de ensayo hasta un alargamiento determinado.
Alargamiento último: el alargamiento en el que se produce la rotura al aplicar una tensión de tracción continua.
Conjunto de tracción: la extensión que queda después de que una muestra se ha estirado y se le ha permitido retraerse de una manera específica, expresada como un porcentaje de la longitud original.

MUESTRAS
ASTM D412 describe dos métodos de prueba, según el tipo de muestra. Tenga en cuenta que estos dos métodos de prueba no producen resultados idénticos. El método de prueba A utiliza muestras con forma de “pesa” o “hueso de perro”, mientras que el método de prueba B está diseñado para muestras con forma de anillo. El Método de prueba A se usa más comúnmente que el Método de prueba B. Las muestras de hueso de perro deben troquelarse a partir de una lámina o placa moldeada por inyección. La dirección en la que se extruye la lámina es importante ya que produce un patrón de veta sutil en el material. Para mantener la coherencia, todas las muestras deben cortarse con la parte longitudinal paralela a la fibra.

MEDICIÓN DE MUESTRA
Hay seis tipos permitidos de muestras de hueso de perro para las pruebas ASTM D412 y dos tipos permitidos de muestras de anillo cortado. La forma que se prueba más comúnmente es una muestra de hueso de perro C troquelada, que requiere una longitud total de 115 mm (la longitud del calibre es de 25 mm), un ancho de 6 mm y un espesor de 3 mm. El espesor de la muestra debe medirse tres veces, siendo el valor mediano el valor aceptado.
Para garantizar el cumplimiento de la norma, todas las muestras utilizadas para las pruebas ASTM D412 deben medirse con un micrómetro de acuerdo con ASTM D3767. El dispositivo automático de medición de muestras 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 del operador y aumenta la eficiencia.

ALINEACIÓN DE MUESTRAS
Para realizar la prueba correctamente, las muestras deben mantenerse perpendiculares a las caras de las mandíbulas y no inclinadas en ángulo. La desalineación de las muestras puede causar variaciones importantes en los resultados de las pruebas, y se debe tener el cuidado adecuado para garantizar que todas las muestras estén alineadas de manera consistente para cada prueba.
Una forma de abordar la desalineación es mediante el uso de una cara de mandíbula que tenga aproximadamente el mismo ancho que la muestra, lo que hace que sea relativamente fácil ajustar visualmente la alineación. La forma más sencilla de evitar la desalineación es utilizar un dispositivo de alineación de muestras que se monte directamente en los cuerpos de agarre. Se trata de una barra sencilla que proporciona un punto de parada ajustable para que los operadores puedan ver fácilmente que su muestra se ha alineado correctamente.

PUÑOS
Una vez que se aprietan las mordazas sobre las muestras elastoméricas en preparación para realizar una prueba, con frecuencia se aplican fuerzas de compresión no deseadas. Estas fuerzas, aunque pequeñas, pueden interferir con los resultados de las pruebas si no se tratan adecuadamente. Es importante que no estén equilibrados después de insertar la muestra, ya que esto provocará una variación en los resultados. El software de prueba de materiales de Bluehill Universal se puede programar para normalizar las fuerzas en varias muestras y eliminar cualquier holgura o fuerza de compresión, lo que garantiza resultados consistentes entre las muestras. Specimen Protect, que está disponible en las máquinas de prueba universales de la serie 6800, está diseñado para evitar daños a la muestra o al sistema durante la fase de configuración de una prueba, antes de que se definan los límites operativos de una prueba. Cuando se activa, Specimen Protect ajusta automáticamente la cruceta para mantener cualquier fuerza no deseada bajo un cierto límite.

A medida que las muestras de elastómero se estiran, su espesor disminuye. Por esta razón, ASTM D412 recomienda agarres que se aprietan automáticamente. Una presión constante y uniforme en las caras de las mordazas garantiza que las muestras adelgazadas no se salgan de las mordazas durante la prueba. Las mordazas neumáticas de acción lateral con caras dentadas son muy efectivas para probar elastómeros. Con las mordazas neumáticas, la presión del aire de entrada se ajusta automáticamente, lo que permite que la fuerza de agarre permanezca constante incluso si el espesor de la muestra cambia significativamente durante una prueba. Otra opción eficaz es utilizar mordazas de rodillos autoajustables, que utilizan un resorte para ejercer una presión constante sobre la muestra durante la prueba. Para aquellos que utilizan el método de prueba B ASTM D12, las muestras de juntas tóricas se pueden probar con nuestro accesorio para juntas tóricas. Estos agarres evitan concentraciones de tensión locales mediante el uso de ejes giratorios en los accesorios superiores e inferiores.

EXTENSÓMETRO
Aunque la norma no exige extensómetros, se recomienda una medición de la deformación para obtener resultados más precisos y repetibles. La medición de la deformación basada en el recorrido de la cruceta puede ser menos precisa debido al alargamiento de la muestra fuera de la longitud del calibre. Los extensómetros de largo recorrido están diseñados para funcionar con materiales elastoméricos y también se pueden utilizar mediante rotura de muestras. La fuerza de sujeción ajustable en los bordes de la cuchilla reduce el fallo prematuro de la muestra. Este extensómetro puede medir la deformación hasta un 3000% con una longitud de calibre de solo una pulgada.
Un extensómetro sin contacto como el Video Extensómetro 2 Estándar o Avanzado es el más ideal para materiales elastoméricos. Es especialmente adecuado para muestras frágiles o que requieren una cámara ambiental para realizar pruebas. Los extensómetros de vídeo sin contacto ofrecen el beneficio adicional de reducir la variación de los resultados debido a la interferencia del operador y aumentar la eficiencia en laboratorios con necesidades de alto rendimiento.

CÁMARA AMBIENTAL
Los elastómeros probados según ASTM D412 a menudo están destinados a uso futuro en condiciones no ambientales. Debido a que las condiciones ambientales tienen un gran impacto en las propiedades de tracción de los elastómeros, se debe tener cuidado para garantizar que las condiciones de prueba imiten las de la aplicación de uso final prevista. La velocidad de la prueba, la temperatura, la humedad, las dimensiones de la muestra y las condiciones previas a la prueba tienen efectos notables en los resultados de la prueba y deben controlarse para que la prueba produzca datos útiles. Para garantizar que estos elementos simulen la aplicación de uso final del material, la norma ASTM D412 se realiza frecuentemente dentro de una cámara ambiental donde se puede usar calefacción o refrigeración (LN2 o CO2).

Las cámaras ambientales permiten a los operadores monitorear la temperatura dentro de la cámara durante la duración de la prueba. Además, se pueden configurar el tiempo y la temperatura de remojo para garantizar que todas las muestras estén acondicionadas adecuadamente antes del inicio de la prueba.