PROPIEDADES DE TENSIÓN EN PLÁSTICOS · PDF filelos mercados interno y externo....

NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 595

2007-08-29

MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES DE TENSIÓN EN PLÁSTICOS E: TEST METHOD FOR TENSILE PROPERTIES OF PLASTICS

CORRESPONDENCIA: esta norma es idéntica (IDT) a la

norma ASTM D638:2003 DESCRIPTORES: plástico; método de ensayo; lámina

plástica; película plástica. I.C.S.: 83.080.00 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435

Prohibida su reproducción Cuarta actualización

Editada 2007-09-10

PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 595 (Cuarta actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo de 2007-08-29. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 92 Embalajes de plástico. ABOMIN LTDA. ACOPLÁSTICOS AJOVER ALFAN S.A. ALPINA BIOFILM CARPAK S.A. COMESTIBLES RICOS LTDA. ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES

GEON ANDINA JUAN CARLOS RIOS - INDEPENDIENTE MICROPLAST MULTIDIMENSIONALES PETCO S.A. PLÁSTICOS MONCLAT LTDA. PLÁSTICOS Y BOLSAS COLOMBIA S.A. PLASTIVALLE PROPILCO TROFORMAS

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: 3M COLOMBIA S.A. ABC GOTULPLAS ABOCOL S.A. ALMAGRAN ALUSUD S.A. ANDI ASOCIACIÓN NACIONAL DE INDUSTRIALES ASOCOLPACK BAXTER LABORATORIOS BAYER S.A. BOTELLAS PET Y CIA S. EN C. CAJAS PLASTICAS S.A. CÁMARA DE COMERCIO DE BOGOTÁ

CARVAJAL S.A. CENPACK CIPLAS S.A. CIPP- U. ANDES CLARIANT CLOROX DE COLOMBIA COENPLAS COMPAÑIA DE EMPAQUES COMPAÑÍA DE GALLETAS NOEL COMPAÑIA NACIONAL DE CHOCOLATES COMPTQ CORAMER CORPLAS

COSALCO DIPLAST LTDA. DISTRITEC LTDA. ECSI S.A. EMPAQUES FLEXIBLES DE COLOMBIA LTDA. ENVASAR LTDA. ENVASEP ENVASES LTDA. ESCOBAR & MARTÍNEZ ESPECIALIZADOS DE EMPAQUES BOLTEN LTDA. EXTRUCOL FEHRMANN B.C.P. FLEXO SPRING S.A. FORMA PLAST FORMAPLAC LTDA FRUGAL S.A. FUNDACIÓN PARA EL DESARROLLO INTEGRAL GRASCO S.A. INCAUCA INDUCOL INDUPLAS S.A. INDUSTRIAS ALIADAS S.A. INDUSTRIAS MAQUIN LTDA. INDUSTRIAS PLÁSTICAS M.M. S.A. INDUSTRIAS PLÁSTICAS UER-S INGENIO MANUELITA INGENIO PICHICHI INTALPEL INTECO INTECPLAST LTDA. INTERPLAST MANUFACTURAS SADUR MAO PLÁSTICOS S.A. MATRIPLAST LTDA. MINIPACK

MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO MOLD PLAST LTDA. MONOMEROS NESTLÉ OPTIFORMAS LTDA. PANAMCO S.A. PARAPLÁSTICOS S.A. PARMALAT PELPAK S.A. PLÁSTICOS AVANZADOS DE COLOMBIA PLÁSTICOS EXTRUFLEX PLÁSTICOS RAMOS LTDA. PLÁSTICOS TRUHER S.A. PLASTILENE S.A. PLUS PACK LTDA. POLIEMPAK POLY TAC LTDA. PREPAC COLOMBIANA LTDA. PRODUCTORA DE ENVASES S.A. PRODUCTOS QUÍMICOS ANDINOS S.A. PROENFAR S.A. PROENPLAS LTDA. PROEXPORT PROQUINAL S.A. QUALYPLÁSTICOS REJIPLAS S.A. REPRESENTACIONES INDUSTRIALES HORACIO JARAMILLO RETYCOL SISTEMAS ESPECIALIZADOS DE EMPAQUES BOLTEN LTDA. SOLO MOLDES LTDA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO TAPAS LA LIBERTAD TAPÓN CORONA TECNOPOR S.A. VOLCAN S.A.

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados.

DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 595 (Cuarta actualización)

CONTENIDO

Página 1. OBJETO .......................................................................................................................1 2. REFERENCIAS NORMATIVAS ...................................................................................2 2.1 NORMAS NTC..............................................................................................................2 2.2 NORMAS ASTM...........................................................................................................2 2.3 NORMA ISO .................................................................................................................3 3. TERMINOLOGÍA ..........................................................................................................3 3.1 DEFINICIONES ............................................................................................................3 4. IMPORTANCIA Y USO ................................................................................................3 5. EQUIPO........................................................................................................................4 5.1 MÁQUINA DE ENSAYO...............................................................................................4 5.2 EXTENSÓMETRO........................................................................................................5 5.3 MICRÓMETROS...........................................................................................................6 6. PROBETAS DE ENSAYO............................................................................................6 7. CANTIDAD DE ESPECÍMENES ................................................................................13 8. VELOCIDAD DE ENSAYO.........................................................................................13 9. ACONDICIONAMIENTO ............................................................................................13 9.1 ACONDICIONAMIENTO ............................................................................................13


Página 9.2 CONDICIONES DE ENSAYO ....................................................................................13 10. PROCEDIMIENTO......................................................................................................14 10.1 MEDIDAD DE LA PROBETA .............................................................................. 14 10.2 UBICACIÓN DEL ESPÉCIMEN .................................................................................15 10.3 FIJACIÓN DEL INDICADOR DE EXTENSIÓN..........................................................15 10.4 AJUSTE DE LA VELOCIDAD....................................................................................16 10.5 REGISTRO .................................................................................................................16 11. CÁLCULO ..................................................................................................................16 12. INFORME ...................................................................................................................20 13. PRECISIÓN Y SESGO ...............................................................................................21 13.1 PRECISIÓN ................................................................................................................21 13.2 SESGO .......................................................................................................................23 14. DESCRIPTORES........................................................................................................23 ANEXO A (Normativo)............................................................................................................24


Página TABLAS Tabla 1. Denominaciones para la velocidad de ensayoA ..................................................14 Tabla 2. Módulo, 106 psi, para ocho laboratorios, cinco materiales ................................15 Tabla 3. Esfuerzo de tracción en la cedencia, 103 psi, para ocho laboratorios, tres materiales ......................................................................................................................15 Tabla 4. Elongación en la cedencia, %, para ocho laboratorios, tres materiales..............16 Tabla 5. Resistencia a la tracción en el momento de ruptura, 103 psi, para ocho laboratorios, cinco materiales A.................................................................................19 Tabla 6. Elongación en el momento de ruptura, 103 psi, para ocho laboratorios, cinco materiales A.................................................................................................................20 Tabla 7. Resistencia a la tracción en la cedencia, para diez laboratorios, ocho materiales..............................................................................................................................21 Tabla 8. Elongación por tracción en la cedencia, para ocho laboratorios, ocho materiales ...................................................................................................................................21 Tabla 9. Resistencia a la tracción en la ruptura, para nueve laboratorios, seis materiales..............................................................................................................................21 Tabla 10. Elongación por tracción en la ruptura, para nueve laboratorios, seis materiales ...................................................................................................................................22


Página Tabla 11. Datos de repetibilidad de la relación de Poisson para un laboratorio y dos materiales de polipropileno..........................................................................................22 FIGURAS Figura 1. Probetas para el ensayo de tracción para plásticos en láminas, en planchas y moldeados. ................................................................................9 Figura 2. Diagrama que ilustra la ubicación de las probetas de tubo para el ensayo de tracción en la máquina. .....................................................................................11 Figura 3. Diagrama que ilustra la ubicación de las probetas de barra para el ensayo de tracción en la máquina. .....................................................................................12 Figura 4. Gráfica de la deformación frente a la carga para determinar la relación de Poisson..............................................................................................................17


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MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES DE TENSIÓN EN PLÁSTICOS 1. OBJETO 1.1 Este método comprende la determinación de las propiedades tensiles de plásticos reforzados y no reforzados en probetas de ensayo con forma de mancuerna estándar cuando se ensayan en condiciones definidas de pretratamiento, temperatura, humedad y velocidad de la máquina de ensayo. 1.2 Este método se puede usar para el ensayo de materiales de cualquier espesor hasta 14 mm (0,55 pulgadas). Sin embargo, para el ensayo de probetas en forma de lámina delgada, incluyendo películas con espesores inferiores a 1,00 mm (0,04 pulgadas), se prefiere el método NTC 942. Materiales con espesores superiores a 14 mm (0,55 pulgadas) se deben reducir mediante maquinado. 1.3 Este método incluye la opción de determinar la relación de Poisson a temperatura ambiente. NOTA 1 Este método y el ISO 527-1 son técnicamente equivalentes. NOTA 2 Este método no tiene como propósito tratar los procedimientos físicos precisos. Se reconoce que la velocidad constante de la mordaza en movimiento durante el ensayo deja mucho que desear desde el punto de vista teórico, ya que pueden existir amplias diferencias entre la velocidad de movimiento de la cruceta y la velocidad de deformación entre las marcas de referencia en el espécimen, y que las velocidades de ensayo especificadas enmascaran importantes efectos característicos de los materiales poliméricos. Además, se debe ser consciente que las variaciones en el espesor de las probetas de ensayo, permitidas por los procedimientos, producen variaciones en la relación superficie - volumen de tales probetas, y que estas variaciones pueden influir en los resultados del ensayo. Por ello, cuando se desean resultados directamente comparables, todas las muestras deberían tener el mismo espesor. Se recomiendan ensayos adicionales cuando se necesitan datos físicos más precisos. NOTA 3 Este método se puede usar para ensayar materiales de resina fenólica moldeada o materiales laminados. No obstante, cuando estos materiales se usan como aislamiento eléctrico, se deberían ensayar según los métodos ASTM D229 y ASTM D651. NOTA 4 Para propiedades en tracción de compuestos de resina reforzada con fibras, continuas o discontinuas, orientadas y de alto módulo >20 GPa (>3,0 x 106 psi), el ensayo se debería llevar a cabo según los métodos ASTM D3039/D 3038 M. 1.4 Los datos obtenidos mediante este método son confiables y apropiados para el uso en diseño de ingeniería.


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1.5 Los valores en unidades SI se consideran normativos. Los valores en paréntesis sólo tienen propósito informativo. 1.6 Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad, si los hay, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias antes de usarse. 2. REFERENCIAS NORMATIVAS Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). 2.1 NORMAS NTC NTC 444, Caucho vulcanizado y elastómeros termoplásticos. Determinación de las propiedades de tensión. NTC 718, Acondicionamiento de plásticos para ensayo. NTC 942, Plásticos. Métodos de ensayo para determinar las propiedades de tensión de láminas plásticas delgadas. NTC 3341, Ingeniería civil y arquitectura. Métodos para verificar la carga aplicada por máquinas de ensayo. 2.2 NORMAS ASTM ASTM D229, Test Methods for Rigid Sheet and Plate Materials Used for Electrical Insulation ASTM D651, Test Method for Tensile Strength of Molded Electrical Insulating Materials ASTM D883, Terminology Relating to Plastics ASTM D1822 Test Method for Tensile-Impact Energy to Break Plastics and Electrical Insulating Materials ASTM D3039/D3039 M Test Method for Tensile properties of Polymer Matrix Composite Materials ASTM D4000 Classification System for Specifying Plastic Materials ASTM D4066 Classification System for Nylon Injection and Extrusion Materials ASTM D5947 Test Methods for Physical Dimensions of Solid Plastic Specimens ASTM E83 Practice for Verification and Classification of Extensometer ASTM E132 Test Method for Poisson’s Ratio at Room Temperature ASTM E691 Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method


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2.3 NORMA ISO ISO 527-1, Determination of Tensile Properties 3. TERMINOLOGIA 3.1 DEFINICIONES Las definiciones de los términos que se aplican a este método se encuentran en el documento Terminología ASTM D883 y en el Anexo A.2. 4. IMPORTANCIA Y USO 4.1 Este método está diseñado para producir datos de propiedades tensiles para el control y la especificación de materiales plásticos. Estos datos también son útiles para la caracterización cualitativa y para investigación y desarrollo. Para muchos materiales, puede existir una especificación que exija el uso de este método, pero con algunas modificaciones del procedimiento, que tienen justificación cuando se cumple la especificación. Por lo tanto, se aconseja remitirse a dicha especificación del material antes de usar este método. La Tabla 1 de la clasificación ASTM D4000 enumera las normas ASTM de materiales que existen actualmente. 4.2 Las propiedades tensiles pueden variar con la preparación del espécimen y con la velocidad y el ambiente de ensayo. En consecuencia, cuando se desean resultados comparativos precisos, estos factores deben controlarse cuidadosamente. 4.2.1 Se reconoce que el material no se puede ensayar sin evaluar también el método para su preparación. Por lo tanto, cuando se desean ensayos comparativos de los materiales por sí mismos, se debe tener el máximo cuidado para garantizar que todas las muestras se preparan exactamente de la misma manera, a menos que el ensayo deba incluir los efectos de la preparación de la muestra. De igual modo, para propósitos de arbitraje o comparación en una serie determinada de probetas se debe tener cuidado de garantizar el máximo grado de uniformidad en los detalles de preparación, tratamiento y manipulación. 4.3 Las propiedades tensiles pueden brindar datos útiles para propósitos de diseño de ingeniería con plásticos. Sin embargo, debido al alto grado de sensibilidad presentado por muchos plásticos a la velocidad de estiramiento y a las condiciones ambientales, los datos obtenidos mediante este método no se pueden considerar válidos para aplicaciones que implican escalas de carga - tiempo o ambientes muy diferentes de los de este método. En caso de tal diferencia, para la mayoría de los plásticos no se puede hacer una estimación confiable del límite de utilidad. Esta sensibilidad a la velocidad de estiramiento y al ambiente necesita ensayos en una amplia escala de carga - tiempo (incluyendo impacto y estiramientos bajo esfuerzos constantes-creep) y un amplio rango de condiciones ambientales, si las propiedades tensiles son suficientes para propósitos de diseño de ingeniería. NOTA 5 Dado que la existencia de un límite elástico real en los plásticos (tal como en otros materiales orgánicos y en muchos metales) es debatible, la idoneidad de aplicar el término “módulo elástico” en su definición indicada aceptada generalmente para describir la “rigidez” de un plástico se ha cuestionado seriamente. Las características exactas de esfuerzo - deformación de los materiales plásticos dependen significativamente de factores como la velocidad de aplicación del esfuerzo, la temperatura, la historia previa del espécimen, etc. Sin embargo, las curvas de esfuerzo - deformación de los plásticos, determinadas como se describe en este método, casi siempre presentan una región lineal a esfuerzos bajos, y una línea recta tangente trazada a esta porción de la curva permite calcular un módulo elástico del tipo definido usualmente. Tal constante es útil si se reconocen su naturaleza arbitraria y su dependencia del tiempo, la temperatura y factores similares.


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4.4 Relación de Poisson. Cuando se aplica una fuerza tensil (de tracción) uniaxial a un sólido, éste se estira en dirección de la fuerza aplicada (axialmente), pero también disminuye sus dimensiones perpendiculares a la fuerza aplicada. Si el sólido es homogéneo e isotrópico, y el material permanece elástico bajo la acción de tal fuerza, la deformación lateral tiene una relación constante con la deformación axial. Esta constante, llamada relación de Poisson, se define como la relación negativa de la deformación transversal (negativa) sobre la deformación axial, bajo esfuerzo uniaxial. 4.4.1 La relación de Poisson se usa para diseñar estructuras en las que todos los cambios dimensionales resultantes de la aplicación de una fuerza necesaria se debe considerar y en la aplicación de la teoría generalizada de la elasticidad para el análisis estructural. NOTA 6 La exactitud de la determinación de la relación de Poisson usualmente se ve limitada por la exactitud de las mediciones de la deformación transversal porque los errores de porcentaje en estas mediciones por lo general son superiores a los de las mediciones de la deformación axial. Puesto que se mide una relación más que una cantidad absoluta, sólo es necesario conocer con exactitud el valor relativo de los factores de calibración de los extensómetros. Por lo general, no es necesario conocer con exactitud el valor de las cargas aplicadas. 5. EQUIPO 5.1 MÁQUINA DE ENSAYO Máquina de tipo de velocidad constante del movimiento de la cruceta y que contenga principalmente lo siguiente: 5.1.1 Elemento fijo o esencialmente estático que porte una mordaza. 5.1.2 Elemento móvil que tenga una segunda mordaza. 5.1.3 Mordazas para sujetar el espécimen de ensayo entre los elementos fijo y móvil de la máquina de ensayo, pueden ser fijas o de tipo de autoalineación. 5.1.3.1 Las mordazas fijas se sujetan de forma rígida a los elementos fijo y móvil de la máquina. Cuando se usa este tipo de mordaza se recomienda tener cuidado para garantizar que el espécimen de ensayo esté insertado e inmovilizado de modo que el eje longitudinal del espécimen coincida con la dirección de tracción a través de la línea central del montaje de la mordaza. 5.1.3.2 Las mordazas de autoalineación se ajustan a los elementos fijo y móvil de la máquina de modo tal que se puedan mover libremente para alinearse tan pronto se aplica alguna carga y el eje longitudinal del espécimen de ensayo coincida con la dirección de la tracción aplicada a través de la línea central del montaje de la mordaza. Las probetas se deberían alinear lo más perfecto que sea posible con la dirección de tracción, de forma que no ocurra en las mordazas ningún movimiento rotatorio que pueda inducir deslizamiento; existe un límite en la cantidad de mala alineación a la que se pueden adaptar las mordazas de autoalineación. 5.1.3.3 El espécimen de ensayo se debe sujetar de modo que se evite lo más posible el deslizamiento relacionado con las mordazas. Para la mayoría de termoplásticos se ha observado que son satisfactorias las superficies de las mordazas con dientes o estrías profundas, con un patrón similar al de un solo corte con las lima gruesa, con dientes separados 2,4 mm (0,09 pulgadas) aproximadamente y con profundidad de 1,6 mm (0,06 pulgadas). Se ha encontrado que las superficies aserradas más finas son más adecuadas para plásticos más duros como los materiales termoestables. Los aserrados se deberían mantener limpios y afilados. En ocasiones se puede presentar la ruptura de las mordazas incluso cuando de usan


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aserrados profundos o abrasiones en la superficie del espécimen; en estos casos se deben usar otras técnicas. Otras técnicas útiles, en particular con mordazas con superficies lisas, son la abrasión de la porción de la superficie del espécimen que estará entre las mordazas y la interposición de trozos delgados de paño abrasivo, papel de lija o tela recubierta con plástico o caucho, entre el espécimen y la superficie de la mordaza. En muchos casos se ha observado la eficacia del papel de lija No. 80 de doble faz. También es eficaz la tela de malla abierta, cuyas hebras están recubiertas con material abrasivo. Igualmente puede servir la reducción del área de la sección transversal del espécimen. Algunas veces es necesario utilizar tipos especiales de mordazas para eliminar el deslizamiento y la ruptura en las mordazas. 5.1.4 Mecanismo de acción que le imparta al elemento móvil una velocidad uniforme y controlada con respecto al elemento fijo, controlada según como se especifica en el numeral 8. 5.1.5 Indicador de carga: Un mecanismo adecuado de indicación de la carga con capacidad para mostrar la carga de tracción total soportada por el espécimen cuando está sostenido por las mordazas. Este mecanismo debe estar esencialmente libre del retraso de inercia en la velocidad especificada de ensayo y debe indicar la carga con una exactitud de ± 1 % del valor indicado o mejor. La exactitud de la máquina de ensayo se debe verificar según la NTC 3341. NOTA 7 La experiencia ha demostrado que muchas máquinas de ensayo que se usan actualmente no pueden mantener la exactitud por periodos tan largos entre las inspecciones recomendadas en la norma E.4. Por ello, se recomienda que cada máquina se estudie individualmente y se verifique con la frecuencia que se considere necesaria. A menudo es necesario verificarla diariamente. 5.1.6 Los elementos fijo y móvil, el mecanismo de acción y las mordazas se deben fabricar con los materiales y las proporciones que permitan que la deformación longitudinal elástica total del sistema constituido por dichas partes no exceda 1 % de la deformación longitudinal total entre las dos marcas de referencia en el espécimen de ensayo, en cualquier momento durante el ensayo y con cualquier carga hasta la capacidad nominal de la máquina. 5.1.7 Indicador de extensión de la cruceta: Un mecanismo indicador de extensión que pueda mostrar la cantidad de cambio en la separación de las mordazas, es decir, el movimiento de la cruceta. Este mecanismo debe estar esencialmente libre del retraso de inercia a la velocidad de ensayo especificada y debe indicar el movimiento de la cruceta con exactitud de ± 10 % del valor indicado. 5.2 EXTENSÓMETRO Se debe usar un instrumento adecuado para determinar la distancia entre dos puntos indicados dentro de la longitud de referencia del espécimen a medida que éste se estira. Para propósitos de arbitraje, el extensómetro se debe ajustar en la longitud de referencia total del espécimen, como se indica en la Figura 1. Es aconsejable, pero no esencial, que este instrumento registre automáticamente esta distancia o cualquier cambio en ella, en función de la carga sobre el espécimen o del tiempo transcurrido desde el inicio del ensayo, o ambos. Si solo se logra esto último, también se deben tomar los datos de carga - tiempo. El instrumento debe estar libre de inercia a la velocidad especificada de ensayo. Los extensómetros se deben clasificar y calibrar periódicamente según la práctica ASTM E83. 5.2.1 Mediciones del módulo de elasticidad Para estas mediciones, se debe utilizar un extensómetro con error de deformación máximo de 0,000 2 mm/mm (pulgada/pulgada) que efectúe el registro automática y continuamente. Un extensómetro clasificado según la práctica ASTM E83 como B-2, que cumple los requisitos en el rango de uso para las mediciones del módulo, cumple esta exigencia.


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5.2.2 Mediciones de baja extensión Para las mediciones de elongación a cedencia y baja extensión (nominalmente 20 % o menos), se puede usar el mismo extensómetro indicado en el numeral anterior, atenuado hasta 20 % de extensión. En todo caso, el sistema de extensómetro debe cumplir como mínimo los requisitos de la clasificación C (práctica ASTM E83), que incluyen un error de estiramiento fijo de 0,001 o ± 1,0 % del estiramiento indicado, el que sea mayor. 5.2.3 Mediciones de alta extensión Para hacer mediciones en elongaciones superiores a 20 % se aceptan técnicas de medición con error no superior a ± 10 % del valor medido. 5.2.4 Relación de Poisson Extensómetro biaxial o extensómetros axial y transverso que puedan registrar simultáneamente la deformación axial y la transversal. Los extensómetros deben poder medir el cambio en la deformación con exactitud de 1 % del valor pertinente o mejor. NOTA 8 Se pueden usar medidores de deformación como método alternativo para medir la deformación axial y transversal; sin embargo, es muy importante que se usen técnicas adecuadas para el montaje de estos medidores con el fin de obtener datos exactos. Consulte a los proveedores de medidores de deformación para obtener instrucciones y entrenamiento en estas técnicas especiales. 5.3 MICRÓMETROS Dispositivo para medir el ancho y el espesor del espécimen de ensayo, el cual debe cumplir con los requisitos del método ASTM D5947. 6. PROBETAS DE ENSAYO 6.1 Plásticos en película, lámina y moldeados. 6.1.1 Plásticos rígidos y semirígidos El espécimen de ensayo debe cumplir con las dimensiones ilustradas en la Figura 1. El espécimen de Tipo I es el de preferencia y se debe usar cuando se dispone de material suficiente con espesor de 7 mm (0,28 pulgadas) o menos. El espécimen de Tipo II se puede usar cuando un material no se rompe en la sección estrecha con el espécimen de Tipo I de preferencia. El espécimen de Tipo V se debe emplear cuando sólo se dispone de una cantidad limitada de material con espesor de 4 mm (0,16 pulgadas) o menos para la evaluación, o cuando una gran cantidad de probetas se han de exponer en un espacio limitado (ensayos térmicos y de estabilidad ambiental, etc.). El espécimen de tipo IV se debería utilizar cuando se requieren comparaciones directas entre los materiales en casos de rigidez diferente (es decir, no rígido y semirígido). El espécimen de Tipo III se debe usar para todos los materiales con espesor superior a 7 mm (0,28 pulgadas) pero no superior a 14 mm (0,55 pulgadas). 6.1.2 Plásticos no rígidos El espécimen debe cumplir con las dimensiones que se ilustran en la Figura 1. Se debe usar el espécimen Tipo IV para ensayar plásticos no rígidos con espesor de 4 mm (0,16 pulgadas) o menos. El de Tipo III se debe usar para todos los materiales con espesor superior a 7 mm (0,28 pulgadas) pero no superior a 14 mm (0,55 pulgadas).


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6.1.3 Compuestos reforzados El espécimen de ensayo para los materiales compuestos reforzados, incluyendo los laminados altamente ortotrópicos, deben tener las dimensiones del espécimen de Tipo I en la Figura 1. 6.1.4 Preparación Las probetas se deben preparar con operaciones de maquinado o corte con troquel, a partir de materiales en lámina, plancha, placa o forma similar. Los materiales con espesor superior a 14 mm (0,55 pulgadas) se deben maquinar hasta alcanzar 14 mm (0,55 pulgadas) con el fin de usarlos como probetas de Tipo III. También se pueden preparar moldeando el material que se va a ensayar.

T

WOW W C

L

G

DLO

R

Tipos I, II. III y V

LO

D

G

L

W CW WO

T

RO

R

Tipo IV

Continúa. . .


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Dimensiones del espécimen para el espesor, T, mm (pulgadas)A

7 (0,28) o menos Mas de 7 hasta 14

(0,28 a 0,55) inclusive

4 (0,16) o menos Dimensiones (véanse dibujos)

Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IVB Tipo VC, D

Tolerancias

W - ancho de la sección estrecha E, F 13 (0,50) 6 (0,25) 19 (0,75) 6 (0,25) 3,18

(0,125) ± 0,5 (± 0,02)B,C

L - Longitud de la sección estrecha 57 (2,25) 57 (2,25) 57 (2,25) 33 (1,30) 9,53

(0,375) ± 0,5 (± 0,02)C

WO - ancho total, mín. G 19 (0,75) 19 (0,75) 29 (1,13) 19 (0,75) - ± 6,4 (± 0,25)

WO - ancho total, mín. G - - - - 9,53

(0,375) ± 3,18 (± 0,125)

LO - longitud total, mín. H 165 (6,5) 183 (7,2) 246 (9,7) 115 (4,5) 63,5

(2,5) No mayor (no

mayor) G - longitud de referencia I 50 (2,00) 50 (2,00) 50 (2,00) - 7,62

(0,300) ± 0,25 (± 0,010)C

G - longitud de referencia I - - - 25 (1,00) - ± 0,13 (± 0,005)

D - distancia entre las mordazas 115 (4,5) 135 (5,3) 115 (4,5) 65 (2,5)J 25,4

(1,0) ± 5 (± 0,2)

R - radio de la parte del chaflán*(fillet) 76 (3,00) 76 (3,00) 76 (3,00) 14 (0,56) 12,7

(0,5) ± 1 (± 0,04)C

RO - radio exterior (Tipo IV) - - - 25 (1,00) - ± 1 (± 0,04) A El espesor, T, debe ser de 3,2 mm ± 0,4 mm (0,13 pulgadas ± 0,02 pulgadas) para todos los tipos de

probetas moldeadas y para otros especímenes Tipos I y II, cuando sea posible. Si las probetas son maquinados a partir de láminas o planchas, el espesor, T, puede ser el de la lámina o plancha siempre que no exceda el rango establecido para el tipo de espécimen. Para láminas con espesor nominal superior a 14 mm (0,55 pulgadas), los especímenes se deben maquinar hasta alcanzar dicho espesor para uso con las probetas tipo III. Para láminas con espesor nominal entre 14 mm y 51 mm (0,55 pulgadas y 2 pulgadas) se deben maquinar cantidades aproximadamente iguales en cada superficie. Para láminas más gruesas se deben maquinar ambas superficies del espécimen y se debe anotar la ubicación del espécimen con referencia al espesor original de la lámina. Las tolerancias en espesores inferiores a 14 mm (0,55 pulgadas) deben ser las normales para el grado del material que se ensaya.

B Para el espécimen Tipo IV, el ancho interior de la sección estrecha del troquel debe ser de 6,00 mm ±

0,05 mm (0,250 pulgadas ± 0,002 pulgadas). Las dimensiones son esencialmente aquellas del troquel C en la NTC 444.

C El espécimen Tipo V se debe maquinar o cortar con troquel hasta obtener las dimensiones ilustradas o se

moldea en un molde cuya cavidad tenga estas dimensiones. Las dimensiones deben ser:

W = 3,18 mm ± 0,03 mm (0,125 pulgadas ± 0,001 pulgadas) L = 9,53 mm ± 0,08 mm (0,375 pulgadas ± 0,003 pulgadas) G = 7,62 mm ± 0,02 mm (0,300 pulgadas ± 0,001 pulgadas) R = 12,7 mm ± 0,08 mm (0,500 pulgadas ± 0,003 pulgadas)

Las otras tolerancias son aquellas de la tabla.

Continúa . . .


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Dimensiones del espécimen para el espesor, T, mm (pulgadas)A

D Los datos de sustentación sobre la introducción del espécimen L del método ASTM D1822 y del

espécimen Tipo V están disponibles en las oficinas principales de ASTM. Solicite RR: D20.1038. E El ancho en el centro, Wc, debe ser de + 0,00 mm, - 0,10 mm (+ 0,000 pulgadas - 0,004 pulgadas) en

comparación con el ancho W en otras partes de la sección reducida. Toda reducción de W en el centro debe ser gradual, igualmente en cada lado, de modo tal que no ocurra ningún cambio abrupto en la dimensión.

F Para probetas moldeadas, se permite un modelo preliminar de no más de 0,13 mm (0,005 pulgadas) para

las probetas Tipo I ó II con espesor de 3,2 mm (0,13 pulgadas) y esto se debería tener presente al calcular el ancho del espécimen. De este modo una sección típica de un espécimen moldeado Tipo I, con el modelo preliminar máximo permitido, podría ser el siguiente:

G Anchos totales superiores al mínimo indicado pueden ser aconsejables para algunos materiales con el fin

de evitar la ruptura en las mordazas. H Longitudes totales superiores al mínimo indicado pueden ser aconsejables bien sea para evitar la ruptura

en las mordazas o para satisfacer requisitos de ensayo especiales. I Marcas de ensayo o separación inicial del extensómetro. J Cuando se usan mordazas de autoalineación, para polímeros altamente extensibles, la distancia entre las

mordazas dependerá del tipo de mordaza usada y puede no ser crítica, si se mantiene uniforme una vez seleccionada.

12,70 mm(0,500 pulgadas)

12,83 mm, max.(0,505 pulgadas)

0,13 mm, max.(0,005 pulgadas)

Figura 1. Probetas para el ensayo de tracción para plásticos

en láminas, en planchas y moldeados. NOTA 9 Los resultados de ensayo han demostrado que para algunos materiales como la tela de fibra de vidrio y laminados BMC, se deberían considerar otros tipos de probetas para garantizar la ruptura dentro de la longitud de referencia del espécimen, como lo exige el numeral 7.3. NOTA 10 Cuando se preparan probetas de algunos laminados mixtos como las mechas tejidas o la tela de fibra de vidrio, se debe tener cuidado de cortarlos paralelos al refuerzo. El refuerzo se debilitará significativamente al cortar en sesgo, lo que produce propiedades inferiores del laminado, a menos que el ensayo de probetas cortadas en dirección diferente a la paralela al refuerzo constituya una variable en estudio. NOTA 11 Las probetas preparadas mediante moldeado por inyección pueden tener diferentes propiedades de tracción a las de las probetas preparados con maquinado o corte con troquel debido a la orientación inducida. Este efecto puede ser más pronunciado en probetas con secciones estrechas.


10

6.2 Tubos rígidos. El espécimen de ensayo para los tubos rígidos debe ser el que se ilustra en la Figura 2. La longitud, L, debe ser la indicada en la tabla de dicha figura. Se debe maquinar un canal alrededor del exterior del espécimen, en el centro de su longitud, de modo tal que la sección de la pared después del maquinado sea de 60 % del espesor nominal original de la pared. Este canal debe ser una sección recta de 57,2 mm (2,25 pulgadas) de longitud y radio de 76 mm (3 pulgadas) en cada extremo que la unen con el diámetro exterior. Para evitar la trituración, en los extremos del espécimen se deben colocar tapones de acero o bronce cuyo diámetro permita introducirlos con ajuste perfecto en el tubo y que tengan una longitud igual a la longitud total de la mordaza más 25 mm (1 pulgada). Ellos se pueden colocar en el tubo separándolos y soportándolos en una vara metálica roscada. En la Figura 2 se muestran los detalles de los tapones y el montaje de ensayo.

L

Tapones metálicos

89 mm(3,50 pulgadas, mín.)

51 mm(2,00 pulgadas, min.)

R.S.

57 mm(2,25 pulgadas)

R.S.

51 mm(2,00 pulgadas, min.)

89 mm(3,50 pulgadas, mín.)

70 mm(3,00 pulgadas, rad.)


1,6 mm(0,063 pulgadas, rad.)

70 mm(3,00 pulgadas, rad.)

1,6 mm(0,063 pulgadas, rad.)

Maquinar hastael 60% del espesor

nominal oroginalde la pared

Continúa . . .


11

Dimensiones de las probetas de barra

Espesor nominal de la pared

Longitud de las secciones radiales,

2R.S.

Longitud mínima total calculada del

espécimen

Longitud normal, L, del espécimen que se va a usar para

mordazas de 89 mm (3,5 pulgadas) A

mm (pulgadas) 0,79 (1/32) 1,2 (3/84) 1,6 (1/16) 2,5 (3/32) 3,8 (1/8) 4,8 (3/16) 6,4 (1/4) 7,9 (5/16) 9,5 (3/8)

11,1 (7/16) 12,7 (1/2)

13,9 (0,547) 17,0 (0,670) 19,6 (0,773) 24,0 (0,946) 27,7 (1,091) 33,9 (1,333) 39,0 (1,536) 43,5 (1,714) 47,6 (1,873) 51,3 (2,019) 54,7 (2,154)

350 (13,80) 354 (13,92) 356 (14,02) 361 (14,20) 364 (14,34) 370 (14,58) 376 (14,79) 380 (14,96) 384 (15,12) 388 (15,27) 391 (15,40)

381 (15) 381 (15) 381 (15) 381 (15) 381 (15) 381 (15)

400 (15,75) 400 (15,75) 400 (15,75) 400 (15,75) 419 (16,5)

A Para mordazas superiores a 89 mm (3,5 pulgadas) la longitud normal se debe incrementar el doble de la longitud de las mordazas menos 178 mm (7 pulgadas). La longitud normal permite un deslizamiento aproximado entre 6,4 mm y 12,7 mm (0,25 pulgadas a 0,50 pulgadas) en cada mordaza mientras se mantiene la longitud máxima de la mordaza de mordaza.

Figura 2. Diagrama que ilustra la ubicación de las probetas de tubo para el ensayo

de tracción en la máquina. 6.3 Barras rígidas. El espécimen de ensayo para barras rígidas debe ser el ilustrado en la Figura 3. La longitud, L, debe ser la de la tabla de dicha figura. Se debe maquinar un canal alrededor del espécimen, en el centro de su longitud, de modo tal que el diámetro de la porción maquinada sea de 60 % del diámetro nominal original. Este canal debe ser una sección recta de 57,2 mm (2,25 pulgadas) de longitud y radio de 76 mm (3 pulgadas) en cada extremo que la unen con el diámetro exterior. 6.4 Todas las superficies del espécimen deben estar libres de defectos visibles, rasguños o imperfecciones. Las marcas dejadas por las operaciones de maquinado se deben retirar cuidadosamente con una lima fina o con abrasivo y las superficies limadas se deben alisar con papel de lija (No. 00 o más fino). La fricción del terminado se debe hacer en dirección paralela al eje longitudinal del espécimen. Se deben retirar todas las rebabas del espécimen moldeado, teniendo cuidado de no alterar las superficies moldeadas. En un espécimen maquinado se deben evitar escrupulosamente las muescas que excedan las tolerancias para las dimensiones que se indican en la Figura 1. Se debe tener cuidado para evitar otros errores comunes en el maquinado. 6.5 Si es necesario poner marcas de referencia sobre el espécimen, esto se debe hacer con crayón de cera o tinta india que no afecten el material que se ensaya. Estas marcas no se deben rayar, punzar ni imprimir en el espécimen. 6.6 Cuando se sospecha que los materiales de ensayo son anisotrópicos, se deben preparar ensayos duplicados de las probetas cuyos ejes longitudinales sean paralelos en unos y normales (ortogonales) otros, respecto a la dirección de la supuesta anisotropía.


12

Maquinar hastael 60% del espesor

nominal oroginalde la pared

L

R 70 mm, rad.(3,00 pulgadas)

R 70 mm, rad.(3,00 pulgadas)

89 mm, min.(3,50 pulgadas)



R.S.


R.S.


Dimensiones de las probetas de barra

Diámetro nominal Longitud de las

secciones radiales, 2R.S.

Longitud mínima total calculada del espécimen

Longitud normal, L, del espécimen que se va a usar para mordazas de 89 mm (3,5

pulgadas) A

mm (pulgadas) 3,2 (1/8)

4,7 (1/16) 6,4 (1/4) 9,5 (3/8)

12,7 (1/2) 15,9 (5/8) 19,0 (3/4) 22,2 (7/8) 25,4 (1)

31,8 (1 1/4) 38,1 (1 ½) 42,5 (1 ¾) 50,8 (2)

19,6 (0,773) 24,0 (0,946) 27,7 (1,091) 33,9 (1,333) 39,0 (1,536) 43,5 (1,714) 47,6 (1,873) 51,5 (2,019) 54,7 (2,154) 60,9 (2,398) 66,4 (2,615) 71,4 (2,812) 76,0 (2,993)

356 (14,02) 361 (14,20) 364 (14,34) 370 (14,58) 376 (14,79) 380 (14,96) 384 (15,12) 388 (15,27) 381 (15,40) 398 (15,65) 403 (15,87) 408 (16,06) 412 (16,24)

381 (15) 381 (15) 381 (15) 381 (15)

400 (15,75) 400 (15,75) 400 (15,75) 400 (15,75) 419 (16.5) 419 (16.5) 419 (16.5) 419 (16.5) 432 (17)

A Para mordazas superiores a 89 mm (3,5 pulgadas) la longitud normal se debe incrementar el doble de la longitud de las mordazas menos 178 mm (7 pulgadas). La longitud normal permite un deslizamiento aproximado entre 6,4 mm y 12,7 mm (0,25 pulgadas a 0,50 pulgadas) en cada mordaza mientras se mantiene la longitud máxima de la mordaza de mordaza.

Figura 3. Diagrama que ilustra la ubicación de las probetas de barra para el ensayo de tracción en la máquina.


13

7. CANTIDAD DE ESPECÍMENES 7.1 Se deben ensayar como mínimo cinco probetas para cada muestra en el caso de

materiales isotrópicos. 7.2 Se deben ensayar diez probetas, cinco normales al eje principal de anisotropía y cinco

paralelos a dicho eje, para cada muestra en el caso de materiales anisotrópicos. 7.3 Deseche las probetas que se rompan en algún defecto o por fuera de la sección de

ensayo transversal estrecha (Figura 1, dimensión L) y repita los ensayos, a menos que los defectos constituyan una variable en estudio.

NOTA 12 Antes del ensayo, se aconseja inspeccionar las probetas transparentes en un polariscopio. Aquellos que presenten patrones de deformación concentrados o atípicos se deberían desechar, a menos que los efectos de tales deformaciones residuales constituyan una variable en estudio. 8. VELOCIDAD DE ENSAYO 8.1 La velocidad de ensayo debe ser la velocidad relativa del movimiento de las mordazas o

de los dispositivos de ensayo durante el procedimiento. Se puede usar la velocidad de movimiento de la mordaza accionada o del dispositivo cuando la máquina de ensayo funciona en vacío, si se puede demostrar que la velocidad de ensayo resultante está en los límites de variación permitida.

8.2 Seleccione la velocidad de ensayo en la Tabla 1. Determine esta velocidad mediante la

especificación para el material que se ensaya o mediante acuerdo entre aquellos involucrados. Cuando la velocidad no se especifica, utilice la velocidad mínima de la Tabla 1 para la geometría del espécimen empleado, la cual produce ruptura en un periodo entre ½ min y 5 min del tiempo de ensayo.

8.3 Las determinaciones del módulo se pueden hacer con la velocidad seleccionada para

las otras propiedades tensiles (de tracción), cuando la resolución y la respuesta del dispositivo de registro son adecuadas.

8.4 La velocidad de ensayo para la determinación de la relación de Poisson debe ser de 5 mm/min. 9. ACONDICIONAMIENTO 9.1 ACONDICIONAMIENTO Acondicione las probetas de ensayo a 23 ºC ± 2 ºC (73,4 ºF ± 3,6 ºF) y humedad relativa de 50 % ± 5 % durante 40 h mínimo antes del ensayo según el procedimiento A del documento NTC 718, a menos que se especifique algo diferente en el contrato. El acondicionamiento previo al ensayo de referencia, en caso de desacuerdo, debe aplicar las tolerancias de ± 1 ºC (± 1,8 ºF) y ± 2 % de humedad relativa. 9.2 CONDICIONES DE ENSAYO Realice los ensayos a 23 ºC ± 2 ºC (73,4 ºF ± 3,6 ºF) y humedad relativa de 50 % ± 5 %, a menos que se especifique algo diferente en el contrato o en las especificaciones ASTM para el material pertinente. Las condiciones de ensayo de referencia, en caso de desacuerdo, deben aplicar las tolerancias de ± 1 ºC (± 1,8 ºF) y ± 2 % de humedad relativa.


14

Tabla 1. Designaciones para la velocidad de ensayoA

Clasificación B Tipo de espécimen Velocidad de ensayo, mm/min (pulgada/min)

Velocidad nominal de deformación C al inicio

del ensayo, mm/mm • min

(pulgada/pulgada• min

Barras y tubos I, II, III 5 (0,2) ± 25 % 50 (2) ± 10 %

500 (20) ± 10 %

0,1 1 10

IV 5 (0,2) ± 25 % 50 (2) ± 10 %

500 (20) ± 10 %

0,15 1,5 15

Rígido y semirígido

V 1 (0,05) ± 25 % 10 (0,5) ± 25 % 100 (5) ± 25 %

0,1 1 10

III 50 (2) ± 10 % 500 (20) ± 10 %

1 10

No rígido

IV 50 (2) ± 10 % 500 (20) ± 10 %

1,5 15

A Seleccione la velocidad más baja que produzca la ruptura en ½ min a 5 min para la geometría del espécimen empleado (véase el numeral 8.2).

B Véase el documento ASTM D833 para las definiciones. C La velocidad inicial de deformación no se puede calcular con exactitud para probetas con forma de

mancuerna debido a la extensión, tanto en la sección reducida fuera de la longitud de referencia como en las partes del chaflán* (fillets). Esta velocidad inicial de deformación se puede medir a partir de la pendiente inicial del diagrama de deformación por tracción - tiempo.

10. PROCEDIMIENTO 10.1 MEDIDA DE LA PROBETA Mida el ancho y el espesor de cada espécimen con aproximación de 0,025 mm (0,001 pulgadas), usando el método de ensayo aplicable en la norma ASTM D5947. 10.1.1 Mida el ancho y el espesor de las probetas planas, en el centro y a una distancia de 5 mm de cada extremo de la longitud de referencia. 10.1.2 Las dimensiones de las probetas moldeadas por inyección se pueden determinar mediante la medición real de un solo espécimen de cada muestra, cuando se ha demostrado previamente que la variación entre un espécimen y otro en el ancho y el espesor es inferior a 1 %. 10.1.3 Tome el ancho de las probetas producidas con un troquel Tipo IV como la distancia entre los bordes de corte del troquel en la sección estrecha. 10.1.4 Mida el diámetro de las probetas de barra y los diámetros interior y exterior de los tubos, con aproximación de 0,025 mm (0,001 pulgadas), en dos puntos como mínimo separados 90º. Haga estas mediciones a lo largo del canal para las probetas que lo tienen. Use tapones para el ensayo de los tubos, como se ilustra en la Figura 2.


15

10.2 UBICACIÓN DEL ESPÉCIMEN Coloque el espécimen en las mordazas de la máquina de ensayo, teniendo cuidado de alinear el eje longitudinal del espécimen y las mordazas con una línea imaginaria que una los puntos de fijación de las mordazas a la máquina. La distancia entre los extremos de las superficies de sujeción, cuando se usan probetas planas, debe ser la indicada en la Figura 1. En probetas de barra y tubo, la ubicación de las mordazas debe ser la indicada en las Figuras 2 y 3. Ajuste las mordazas uniforme y firmemente hasta el grado necesario para evitar el deslizamiento del espécimen durante el ensayo, pero no hasta el punto de triturarlo.

Tabla 2. Módulo, (cantidades expresadas en 106 psi), para ocho laboratorios, cinco materiales

Media Sr SR Ir IR Polipropileno 0,210 0,0089 0,071 0,025 0,201 Butirato acetato de celulosa 0,246 0,0179 0,035 0,051 0,144 Acrílico 0,481 0,0179 0,063 0,051 0,144 Nailon reforzado con vidrio 1,17 0,0537 0,217 0,152 0,614 Poliéster reforzado con vidrio 1,39 0,0894 0,266 0,253 0,753

10.3 FIJACIÓN DEL INDICADOR DE EXTENSIÓN Fije el indicador de extensión. Cuando se determina el módulo, se requiere un extensómetro de Clase B-2 o mejor (véase el numeral 5.2.1). NOTA 13 El módulo del material se determina a partir de la pendiente de la porción lineal de la curva de esfuerzo -deformación. Para la mayoría de los plásticos, esta porción lineal es muy pequeña, ocurre muy rápidamente y se debe registrar automáticamente. El cambio en la separación de las mordazas nunca debe usarse para calcular el módulo ni la elongación. 10.3.1 Determinación de la relación de Poisson 10.3.1.1 La medición de esta relación es opcional y es necesario determinarla únicamente cuando así se solicita. Si se determina el módulo de tracción a la velocidad de ensayo de 5 mm/min, se acepta determinar la relación de Poisson al mismo tiempo que el módulo de tracción. 10.3.1.2 La relación de Poisson se debe determinar a una velocidad de 5 mm/min. Para materiales con región elástica lineal definida en la curva de esfuerzo - deformación, la relación se debe determinar en el mismo rango de carga usado para la medición del módulo de elasticidad. Si el material no presenta una relación lineal de esfuerzo - deformación, la relación se debe determinar en el rango de deformación axial de 0,0005 mm/mm a 0,0025 mm/mm (0,05 % a 0,25 %). Cuando la relación se determina de esta manera, se debe anotar en el informe que la región de proporcionalidad de esfuerzo - deformación no fue evidente. NOTA 14 Un método adecuado para juzgar la determinación de la linealidad de la curva de esfuerzo - deformación es hacer una serie de mediciones de módulos tangentes en diferentes grados de deformación axial. Los valores equivalentes en cada grado de deformación indican la linealidad. Los valores que muestran una tendencia descendente con el aumento del grado de deformación indican falta de linealidad. 10.3.1.3 Fije el dispositivo de medición de la deformación transversal. Este dispositivo debe medir continuamente la deformación, simultáneamente con el dispositivo de medición de la deformación axial.


16

Tabla 3. Esfuerzo de tracción en la cedencia, (cantidades expresadas en 106 psi), para ocho laboratorios, tres materiales

Media Sr SR Ir IR Polipropileno 3,63 0,022 0,161 0,062 0,456 Butirato acetato de celulosa 5,01 0,058 0,227 0,164 0,642 Acrílico 10,4 0,067 0,317 0,190 0,897

Tabla 4. Elongación en la cedencia, %, para ocho laboratorios, tres materiales

Media Sr SR Ir IR Butirato acetato de celulosa 3,65 0,27 0,62 0,76 1,75 Acrílico 4,89 0,21 0,55 0,59 1,56 Polipropileno 8,79 0,45 5,86 1,27 16,5

10.3.1.4 Realice mediciones simultáneas de la carga y la deformación y registre los datos. La precisión del valor de la relación de Poisson dependerá de la cantidad de puntos de datos de la deformación axial y transversal que se tomaron. Se recomienda que la velocidad de recolección de los datos para el ensayo sea mínimo de 20 puntos por segundo. Esto tiene importancia particular para materiales con curva de esfuerzo - deformación no lineal. 10.4 AJUSTE DE LA VELOCIDAD Ajuste la velocidad de ensayo según el numeral 8 y active la máquina. 10.5 REGISTRO - Registre la curva de carga - extensión del espécimen. - Registre la carga y la extensión en el punto de cedencia (si existe) y la carga, y la

extensión en el momento de la ruptura. NOTA 15 Si se quiere medir tanto el módulo como las propiedades de falla (cedencia o ruptura, o ambas), en el caso de materiales altamente extensibles, puede ser necesario ejecutar dos ensayos independientes. El extensómetro de alto aumento usado normalmente para determinar las propiedades hasta el punto de cedencia puede no ser adecuado para los ensayos que implican alta extensibilidad. Si se permite que esté ajustado al espécimen, el extensómetro se podría dañar permanentemente. Cuando estos materiales se llevan hasta la ruptura se puede necesitar un extensómetro de rango amplio de incremento o una técnica de regla manual. 11. CÁLCULO 11.1 Se debe hacer una compensación al inicio de la curva esfuerzo-deformación de acuerdo con el Anexo A.1, a menos que se pueda demostrar que la región de rampa (inicial) de la curva no se debe al tensionamiento de la probeta, el asentamiento del espécimen u otro artificio, sino que es una respuesta auténtica del material. 11.2 Resistencia a la tracción. Calcule la resistencia a la tracción dividiendo la carga máxima en newton (libras-fuerza) por el área promedio de la sección transversal original en el segmento de la longitud de referencia del espécimen, en metros cuadrados (pulgadas cuadradas). Exprese los resultados en pascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada) y repórtelos con tres cifras significativas como la resistencia tensil (de tracción) a cedencia o resistencia tensil (de tracción) a ruptura, cualquiera sea el término que se aplique. Cuando se presenta y aplica una carga nominal de cedencia o de ruptura inferior a la máxima, puede ser aconsejable calcular también, de forma similar, el esfuerzo tensil (de tracción) correspondiente a la cedencia o el esfuerzo tensil (de tracción) a ruptura y reportarlo con tres cifras significativas (véase la Nota A.2.8).


17

11.3 Elongación. Los valores de elongación son válidos y se reportan en los casos en que se presenta uniformidad de la deformación en la longitud de referencia del espécimen. Estos valores son cuantitativamente pertinentes y adecuados para el diseño de ingeniería. Cuando se presenta deformación no uniforme (como por ejemplo el cuello) en la longitud de referencia se reportan los valores nominales de deformación. Los valores nominales sólo tienen utilidad cualitativa. 11.3.1 Porcentaje de elongación Es el cambio en la longitud de referencia con relación a la longitud de referencia original del espécimen, expresado como porcentaje. El porcentaje de elongación se calcula usando el aparato descrito en el numeral 5.2. 11.3.1.1 Porcentaje de elongación en la cedencia Calcule este porcentaje mediante la lectura de la extensión (cambio en la longitud de referencia) en el punto de cedencia. Divida esa extensión por la longitud de referencia original y multiplique por 100.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 1 2 3 4 5 6

Deformación axial, Ea

Deformación transversal, Et

Carga aplicada, P

Def

orm

ació

n ab

solu

ta, P

Figura 4. Gráfica de la deformación frente a la carga para determinar la relación de Poisson 11.3.1.2 Porcentaje de elongación en la ruptura Calcule este porcentaje mediante la lectura de la extensión (cambio en la longitud de referencia) en el punto de ruptura del espécimen. Divida esa extensión por la longitud de referencia original y multiplique por 100.


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11.3.2 Deformación nominal Es el cambio en la separación de la mordaza con relación a la separación original, expresado como porcentaje. La deformación nominal se calcula usando el aparato descrito en el numeral 5.1.7. 11.3.2.1 Deformación nominal en la ruptura Calcule este valor mediante la lectura de la extensión (cambio en la separación de la mordaza) en el punto de ruptura. Divida esa extensión por la separación original de la mordaza y multiplique por 100. 11.4 Módulo de elasticidad. Calcule este valor extendiendo la porción inicial lineal de la curva de carga - extensión y dividiendo la diferencia de esfuerzos correspondiente a cualquier segmento sobre esta línea recta por la diferencia correspondiente en la deformación para el mismo segmento. Todos los valores de módulo elástico se deben calcular usando el área promedio de la sección transversal original en el segmento de longitud de referencia del espécimen. El resultado se debe expresar en pascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada) y reportado con tres cifras significativas. 11.5 Modulo secante. A un estiramiento determinado, éste se debe calcular dividiendo el esfuerzo correspondiente (nominal) por el estiramiento determinado. Se prefieren los valores de módulo elástico y se deben calcular siempre que sea posible. Sin embargo, para materiales en los que no es evidente la proporcionalidad, se debe calcular el valor secante. Trace la tangente según se indica en el numeral A.1.3 y la Figura A.1.2 y marque el estiramiento determinado desde el punto de cedencia donde la línea tangente pasa a través del punto de esfuerzo cero. Se determina entonces el esfuerzo que se va a usar en el cálculo dividiendo valores obtenidos de la curva de carga - extensión por el área promedio de la sección transversal original del espécimen. 11.6 Relación de Poisson. El estiramiento axial, Єa, indicado por el extensómetro axial y la deformación transversal Єt, indicada por el extensómetro transversal se grafican frente a la carga aplicada, P, como se indica en la Figura 4. 11.6.1 Para los materiales en los que hay proporcionalidad entre esfuerzo y estiramiento, y es posible determinar un módulo de elasticidad, se traza una línea recta a través de cada conjunto de puntos, en el rango de carga usado para determinar el módulo y se determinan las pendientes dЄa / dP y dЄt / dP de dichas líneas. El uso del método de cálculo por mínimos cuadrados reducirá los errores resultantes del trazado de las líneas. Se calcula entonces la relación de Poisson, μ, de la siguiente manera:

μ = - (dЄt / dP) / (dЄa / dP) (1) en donde

dЄt = cambio en la deformación transversal, dЄa = cambio en la deformación axial, dP = cambio en la carga aplicada

O μ = - (dЄt) / (dЄa) (2) Los errores que se pueden introducir al trazar una línea recta a través de los puntos se pueden reducir aplicando el método de los mínimos cuadrados.


19

11.6.2 Para aquellos materiales en los que no hay proporcionalidad evidente del esfuerzo con la deformación, determine la relación de dЄt / dЄa cuando dЄa = 0,002 (con base en el rango de deformación axial entre 0,0005 mm/mm y 0,0025 mm/mm) y después de haber hecho la compensación inicial en la curva esfuerzo-deformación.

μ = dЄt / 0,002 (3) 11.7 Valor promedio. Para cada serie de ensayos, calcule la media aritmética para todos los valores obtenidos y repórtelos como “valor promedio” para la propiedad particular en cuestión. 11.8 Desviación estándar. Calcule la desviación estándar (estimada) de la siguiente manera y repórtela con dos cifras significativas:

( )122 −⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −= ∑ nXnXS / (4)

en donde

s = desviación estándar estimada, X = valor de una sola observación, n = cantidad de observaciones, X = media aritmética del conjunto de observaciones

11.9 Compensación inicial en la curva esfuerzo-deformación. Véase el Anexo A.1 para información sobre la compensación inicial en la curva esfuerzo-deformación.

Tabla 5. Resistencia a la tracción en el momento de ruptura, (cantidades expresadas en 106 psi), para ocho laboratorios, cinco materiales A

Media Sr SR Ir IR Polipropileno 2,97 1,54 1,65 4,37 4,66 Butirato acetato de celulosa 4,82 0,058 0,180 0,164 0,509 Acrílico 9,09 0,452 0,751 1,27 2,13 Nailon reforzado con vidrio 20,8 0,233 0,437 0,659 1,24 Poliéster reforzado con vidrio 23,6 0,277 0,698 0,784 1,98 A Los valores de resistencia a la tracción y elongación en la ruptura obtenidos para plásticos de

polipropileno reforzado, por lo general varían mucho debido a las inconsistencias en la formación de cuello o “estiramiento” de la sección central de la barra de ensayo. Puesto que la resistencia a la tracción y la elongación en la cedencia son más reproducibles y se relacionan en la mayoría de los casos con la utilidad práctica de una parte moldeada, generalmente se recomiendan para propósitos de especificación.


20

12. INFORME 12.1 Reporte la siguiente información. 12.1.1 Identificación completa del material ensayado, incluyendo tipo, fuente, números del código del fabricante, forma, dimensiones principales, historia previa, etc. 12.1.2 Método de preparación de las probetas de ensayo. 12.1.3 Tipo de probeta y dimensiones. 12.1.4 Procedimiento de acondicionamiento utilizado 12.1.5 Condiciones atmosféricas en el recinto de ensayo. 12.1.6 Cantidad de probetas ensayadas. 12.1.7 Velocidad de ensayo. 12.1.8 Clasificación del extensómetro utilizado. Descripción de la técnica de medición y de cálculo empleada, o en su lugar un sistema extensómetro con mínimo Clase –C.

Tabla 6. Elongación en el momento de ruptura, (cantidades expresadas en 106 psi), para ocho laboratorios, cinco materiales A

Media Sr SR Ir IR Poliéster reforzado con vidrio 3,68 0,20 2,33 0,570 6,59 Nailon reforzado con vidrio 3,87 0,10 2,13 0,283 6,03 Acrílico 13,2 2,05 3,65 5,80 10,3 Butirato acetato de celulosa 14,1 1,87 6,62 5,29 18,7 Polipropileno 293,0 50,9 119,0 114,0 337,0 A Los valores de resistencia a la tracción y elongación en la ruptura, obtenidos para plásticos de

polipropileno reforzado, por lo general varían mucho debido a las inconsistencias en la formación de cuello o “estiramiento” de la sección central de la barra de ensayo. Puesto que la resistencia a la tracción y la elongación en la cedencia son más reproducibles y se relacionan en la mayoría de los casos con la utilidad práctica de una parte moldeada, generalmente se recomiendan para propósitos de especificación.

12.1.9 Resistencia tensil (a tracción) a cedencia o ruptura, valor promedio y desviación estándar. 12.1.10 Esfuerzo tensil (a tracción) a cedencia o ruptura, y si aplica, valor promedio y desviación estándar. 12.1.11 Porcentaje de elongación a cedencia, o ruptura, el esfuerzo nominal en la ruptura, o todos los tres, y según se aplique, valor promedio y desviación estándar. 12.1.12 Módulo de elasticidad o módulo secante, valor promedio y desviación estándar. 12.1.13 Relación de Poisson, si se mide, valor promedio, desviación estándar y declaración de si hubo proporcionalidad en el rango de deformación. 12.1.14 Fecha de ensayo. 12.1.15 Fecha de revisión del método.


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13. PRECISIÓN Y SESGO 13.1 PRECISIÓN Las Tablas 2 - 6 se basan en un ensayo de comparación apareada equilibrada realizada en 1984, que incluyó cinco materiales, sometidos a ensayo en ocho laboratorios, utilizando probetas Tipo I, todos con espesor nominal de 0,125 pulgadas. Cada resultado de ensayo se basó en cinco determinaciones individuales. Cada laboratorio obtuvo dos resultados de ensayo para cada material. 13.1.1 Las Tablas 7 - 10 se basan en un ensayo de comparación apareada equilibrada realizado por el comité de poliolefinas en 1988, el cual incluyó ocho materiales de polietileno sometidos a ensayo en diez laboratorios. Para cada material, todas las muestras se moldearon en un sitio fuente, pero las probetas individuales se prepararon en los laboratorios que los ensayaron. Cada resultado de ensayo fue el promedio de cinco determinaciones individuales. Cada laboratorio obtuvo tres resultados de ensayo para cada material. Los datos de algunos laboratorios no se pudieron usar por diversas razones, y esto se anotó en cada tabla.

Tabla 7. Resistencia a la tracción en la cedencia, para diez laboratorios, ocho materiales

Valores expresados en unidades psi Material Velocidad de ensayo,

pulgada/min Promedio Sr SR r R

LDPE LDPE LLDPE LLDPE LLDPE LLDPE HDPE HDPE

20 20 20 20 20 20 2 2

1544 1894 1879 1791 2900 1730 4101 3523

52,4 53,1 74,2 49,2 55,5 63,9 196,1 175,9

64,0 61,2 99,9 75,8 87,9 96,0

371,9 478,0

146,6 148,7 207,8 137,9 155,4 178,9 549,1 492,4

179,3 171,3 279,7 212,3 246,1 268,7 1041,3 1338,5

Tabla 8. Elongación por tracción en la cedencia, para ocho laboratorios, ocho materiales

Valores expresados en unidades de porcentaje

Material Velocidad de

ensayo, pulgada/min Promedio Sr SR r R

LDPE LDPE LLDPE LLDPE LLDPE LLDPE HDPE HDPE

20 20 20 20 20 20 2 2

17,0 14,6 15,7 16,6 11,7 15,2 9,27 9,63

1,26 1,02 1,37 1,59 1,27 1,27 1,40 1,23

3,16 2,38 2,85 3,30 2,88 2,59 2,84 2,75

3,52 2,86 3,85 4,46 3,56 3,55 3,91 3,45

8,84 6,61 7,97 9,24 8,08 7,25 7,64 7,71

Tabla 9. Resistencia a la tracción en la ruptura, para nueve laboratorios, seis materiales

Valores expresados en unidades psi

Material Velocidad de

ensayo, pulgada/min Promedio Sr SR r R

LDPE LDPE LLDPE LLDPE LLDPE LLDPE

20 20 20 20 20 20

1592 1750 4379 2840 1679 2660

52,3 66,6 127,1 78,6 34,3 119,1

74,9 102,9 219,0 143,5 47,0

166,3

146,4 186,1 355,8 220,2 95,96 333,6

209,7 288,1 613,3 401,8 131,6 465,6


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Tabla 10. Elongación por tracción en la ruptura, para nueve laboratorios, seis materiales

Valores expresados en unidades psi Material

Velocidad de ensayo,

pulgada/min Promedio Sr SR r R

LDPE LDPE LLDPE LLDPE LLDPE LLDPE

20 20 20 20 20 20

567 569 890 64.4 803 782

31,5 61,5 25,7 6,68 25,7 41,6

59,5 89,2

113,8 11,7

104,4 96,7

88,2 172,3 71,9 18,7 71,9 116,6

166,6 279,7 318,7 32,6

292,5 270,8

13.1.2 La Tabla 11 se basa en un estudio de repetibilidad en un solo laboratorio. Los dos materiales usados fueron de polipropileno de tipo sin relleno. Las mediciones las realizó un solo técnico y en un solo día. Cada resultado de ensayo es una determinación individual. El ensayo se ejecutó con extensómetros Tipo B-1 para mediciones transversales y axiales con velocidad de ensayo de 5 mm/min. 13.1.3 En las Tablas 2 - 11, para los materiales indicados, y para los resultados de Ensayo derivados de ensayar cinco probetas 13.1.3.1 Sr es la desviación estándar intralaboratorio del promedio; Ir = 2,83 Sr’ (véase el numeral 13.1.3.3 para la aplicación de Ir’). 13.1.3.2 SR es la desviación estándar interlaboratorio del promedio; IR = 2,83 SR’ (véase el numeral 13.1.3.3 para la aplicación de IR’).

Tabla 11. Datos de repetibilidad de la relación de Poisson para un laboratorio y dos materiales de polipropileno

Valores expresados como relación sin

dimensión Material Promedio Sr r

PP# 1 Cuerda* (chord) 0,412 0,009 0,026

PP# 1 Cuadrados mínimos 0,413 0,011 0,032

PP# 2 Cuerda 0,391 0,009 0,026

PP# 2 Cuadrados mínimos 0,392 0,010 0,028

13.1.3.3 Repetibilidad Al comparar dos resultados de ensayo para el mismo material, obtenidos por el mismo operario, con el mismo equipo, el mismo día, se debe considerar que aquellos resultados de ensayo no son equivalentes si difieren en un valor superior a Ir para ese material y esa condición. 13.1.3.4 Reproducibilidad Al comparar dos resultados de ensayo para el mismo material, obtenido por operarios diferentes, con diferente equipo, en diferentes días, se debe considerar que aquellos resultados de ensayo no son equivalentes si difieren en un valor superior a IR para ese material y esa condición. (Esto se aplica entre laboratorios diferentes o entre diferentes equipos en el mismo laboratorio).


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13.1.3.5 Las consideraciones descritas en los numerales 13.1.3.3 y 13.1.3.4 tendrán una probabilidad aproximada de 95 % (0,95) de ser correctas. 13.1.3.6 Otras formulaciones pueden dar resultados algo diferentes. 13.1.3.7 Para mayor información sobre la metodología usada en esta sección, véase el documento ASTM E691. 13.1.3.8 La precisión de este método de ensayo depende mucho de la uniformidad de la preparación del espécimen, prácticas estándar que se tratan en otros documentos. 13.2 SESGO No existen normas reconocidas en las cuales basar la estimación del sesgo para este método. 14. DESCRIPTORES Módulo de elasticidad, porcentaje de elongación, plásticos, relación de Poisson, propiedades de tracción, resistencia a la tracción.


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ANEXO A (Normativo)

A.1 COMPENSACIÓN INICIAL EN LA CURVA ESFUERZO-DEFORMACIÓN A.1.1 En una curva típica de esfuerzo-deformación (Figura A.1.1) existe una región inicial, AC, la cual no representa una propiedad del material, es un artificio causado por la tensión de la probeta, alineamiento o asentamiento del espécimen. Con el objeto de obtener valores correctos de parámetros tales como módulo, deformación, y punto de fluencia compensado, este artificio debe ser compensado para dar el punto cero corregido en el eje de deformación o extensión. A.1.2 En el caso de un material que tiene una región de comportamiento lineal (Figura A.1.1), se construye una continuación de la región lineal (CD) de la curva cruzando el eje de cero-esfuerzo. Esta intersección (B) es el punto de cero-deformación corregido, a partir del cual todas las extensiones o deformaciones deben medirse, incluyendo la compensación de fluencia (BE), si es aplicable. El módulo elástico puede determinarse dividiendo el esfuerzo en cualquier punto a lo largo de la línea CD (o su extensión) por la deformación en el mismo punto (medida desde el punto B, definida como cero-deformación).

Esf

uerz

o

DeformaciónEBA

C

D

F

NOTA Algunos registradores de gráficos trazan la imagen de espejo de esta gráfica

Figura A.1.1. Material con región lineal. Esfuerzo-deformación


25

A.1.3 En el caso de un material que no tenga ninguna región lineal (Figura A.1.2), puede hacerse la misma clase de corrección inicial en la curva esfuerzo-deformación del punto deformación-cero, construyendo una tangente a la máxima pendiente en el punto de inflexión (H'). Esta se extiende hasta intersecar el eje de deformación en el punto B', el punto deformación-cero corregido. Usando el punto B' como deformación cero, el esfuerzo en cualquier punto (G') en la curva puede dividirse por la deformación en ese punto para obtener un módulo secante (pendiente de la línea B' G'). Para esos materiales que no tienen región lineal, cualquier intento para usar la tangente a través del punto de inflexión como base para la determinación de una fluencia compensada puede resultar en un error inaceptable.

Esf

uerz

o

DeformaciónA' B'

H'

K'

G'

NOTA Algunos registradores de gráficos trazan la imagen de espejo de esta gráfica

Figura A.1.2. Material sin región lineal. Esfuerzo-deformación A.2 DEFINICIONES DE TÉRMINOS Y SÍMBOLOS RELACIONADOS CON LOS ENSAYOS

DE TRACCIÓN DE LOS PLÁSTICOS A.2.1 Límite elástico Esfuerzo máximo que un material puede sostener sin ninguna deformación permanente residual después de la liberación completa del esfuerzo. Se expresa en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada). NOTA Los valores medidos del límite proporcional y el límite elástico varían ampliamente con la sensibilidad y la exactitud del equipo de ensayo, la excentricidad de la carga, la escala con la cual de traza la curva de esfuerzo - deformación y otros factores. En consecuencia, estos valores por lo general se reemplazan por la resistencia a cedencia. A.2.2 Elongación Incremento producido en la longitud de referencia del espécimen de ensayo por una carga de tracción. Se expresa en unidades de longitud, usualmente milímetros (pulgadas). (También se conoce como extensión).


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NOTA Los valores de elongación y deformación son válidos únicamente en los casos en que se presenta uniformidad en el comportamiento del espécimen en la longitud de referencia. En el caso de materiales que presentan el fenómeno de formación de cuello, tales valores sólo tienen utilidad cualitativa después de alcanzar el punto de cedencia. Esto se debe a la incapacidad de garantizar que la formación de cuello abarcará toda la longitud entre las marcas de referencia antes de que el espécimen falle. A.2.3 Longitud de referencia Longitud original de aquella porción del espécimen sobre la cual se determina la deformación o el cambio en la longitud. A.2.4 Módulo de elasticidad Relación entre el esfuerzo (nominal) y la correspondiente deformación por debajo del límite proporcional de un material. Se expresa en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada). (También conocido como módulo elástico o módulo de Young). NOTA Las relaciones esfuerzo - deformación de muchos plásticos no cumplen la ley de Hooke en todo el rango elástico sino que se desvían de ella incluso con esfuerzos muy por debajo del límite elástico. Para tales materiales, la pendiente de la tangente a la curva esfuerzo - deformación con esfuerzo bajo, comúnmente se toma como el módulo de elasticidad. Dado que la existencia de un límite proporcional real en los plásticos es debatible, la idoneidad de aplicar el término “módulo de elasticidad” para describir la “rigidez” de un plástico se ha cuestionado seriamente. Las características exactas de esfuerzo - deformación de los materiales plásticos dependen significativamente de factores como la tasa de aplicación del esfuerzo, la temperatura, la historia previa del espécimen, etc. Sin embargo, tal valor es útil si se reconocen su naturaleza arbitraria y la dependencia del tiempo, la temperatura y factores similares. A.2.5 Formación de cuello Reducción localizada en la sección transversal que puede ocurrir en un material sometido a esfuerzo de tracción. A.2.6 Compensación de la resistencia a cedencia Esfuerzo en el cual la deformación excede, en una cantidad específica (la compensación), una extensión de la porción inicial proporcional de la curva esfuerzo - deformación. Se expresa en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada). NOTA Esta medición es útil para materiales cuya curva esfuerzo - deformación en el rango de cedencia es una curvatura gradual. La resistencia a cedencia compensada se puede derivar de la curva esfuerzo - deformación de la siguiente manera (Figura A.2.1) : En el eje de esfuerzo trace OM igual a la compensación especificada. Dibuje la recta tangente OA, a la porción inicial lineal de la curva esfuerzo - deformación. Trace una línea MN a través de M paralela a la recta OA y localice la intersección de MN con la curva esfuerzo - deformación. El esfuerzo en el punto de intersección r es la “resistencia a cedencia compensada”. El valor especificado de la compensación se debe establecer como porcentaje de la longitud de referencia original junto con el valor de resistencia. Ejemplo: 0,1 % de resistencia a cedencia compensada = MPa (psi) o resistencia a cedencia a 0,1 % de compensación… MPa (psi).


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Deformación

Esf

uerz

o

O M

NA

r

OM = Deformación especificada

Figura A.2.1. Compensación de la Resistencia a cedencia A.2.7 Porcentaje de elongación Elongación de un espécimen de ensayo expresada como porcentaje de la longitud de referencia. A.2.8 Porcentaje de elongación en la ruptura y la cedencia A.2.8.1 Porcentaje de elongación en la ruptura Porcentaje de elongación en el momento de la ruptura del espécimen de ensayo. A.2.8.2 Porcentaje de elongación en la cedencia Porcentaje de elongación en el momento en que se alcanza el punto de cedencia (A.2.22) del espécimen de ensayo. A.2.9 Porcentaje de reducción del área (nominal) Diferencia entre el área de sección transversal original medida en el punto de ruptura después de la ruptura y después de que toda la retracción ha cesado, expresada como un porcentaje del área original. A.2.10 Porcentaje de reducción del área (real) Diferencia entre el área de sección transversal original del espécimen de ensayo y el área de sección transversal mínima entre los límites de medida que prevalecen en el momento de la ruptura, expresada como un porcentaje del área original. A.2.11 Relación de Poisson Valor absoluto de la relación entre la deformación transversal y el correspondiente estiramiento axial, resultante del esfuerzo axial uniformemente distribuido, por debajo del límite proporcional del material.


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A.2.12 Límite proporcional Esfuerzo máximo que un material puede soportar sin ninguna desviación de la proporcionalidad del esfuerzo frente a la deformación (ley de Hooke). Se expresa en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada). A.2.13 Tasa de aplicación de carga Cambio en la carga de tracción soportada por el espécimen por unidad de tiempo. Se expresa en fuerza por unidad de tiempo, usualmente newton (libra-fuerza) por minuto. La tasa inicial de aplicación de carga se puede calcular a partir de la pendiente inicial del diagrama de la carga frente al tiempo. A.2.14 Velocidad de deformación Cambio en estiramiento tensil por unidad de tiempo. Se expresa como estiramiento por unidad de tiempo, usualmente metro por metro (pulgada por pulgada) por minuto, o como porcentaje de elongación por unidad de tiempo, usualmente porcentaje de elongación por minuto. La velocidad inicial de deformación se puede calcular a partir de la pendiente inicial del diagrama deformación por tracción frente a tiempo. NOTA La velocidad inicial de estiramiento es sinónimo de la velocidad de movimiento de la cruceta dividida por la distancia inicial entre las crucetas, sólo en una máquina con velocidad constante del movimiento de la cruceta y cuando el espécimen tiene una sección transversal original uniforme, no forma cuello y no se desliza en las mordazas. A.2.15 Tasa de esfuerzo (nominal) Cambio en el esfuerzo de tracción (nominal) por unidad de tiempo. Se expresa en fuerza por unidad de área por unidad de tiempo, usualmente megapascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada) por minuto. La velocidad inicial de esfuerzo se puede calcular a partir de la pendiente inicial del diagrama de esfuerzo de tracción (nominal) frente al tiempo. NOTA La velocidad inicial de esfuerzo determinada de esta forma únicamente tiene significado físico limitado. Sin embargo, describe de forma general la tasa promedio en la cual se aplica el esfuerzo inicial (nominal) soportado por el espécimen de ensayo. Se ve afectada por la elasticidad y las características de flujo del material que se ensaya. En punto de cedencia, la tasa de aplicación del esfuerzo (real) puede seguir teniendo un valor positivo, si el área de la sección transversal disminuye. A.2.16 Módulo secante Relación entre el esfuerzo (nominal) y la deformación correspondiente en cualquier punto especificado de la curva esfuerzo - deformación. Se expresa en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada) y se reporta junto con el esfuerzo o la deformación especificas. NOTA Esta medición usualmente se emplea en lugar del módulo de elasticidad en el caso de materiales cuyo diagrama de esfuerzo - deformación no demuestra proporcionalidad del esfuerzo frente a la deformación. A.2.17 Deformación Relación entre la elongación y la longitud de referencia del espécimen de ensayo, es decir, el cambio en la longitud por unidad de longitud original. Se expresa como relación adimensional.


29

A.2.17.1 Deformación nominal en la ruptura Deformación en el momento de la ruptura con relación a la separación original de la mordaza. A.2.18 Resistencia a la tracción (nominal) Esfuerzo máximo de tracción (nominal) que el espécimen puede soportar durante un ensayo de tracción. Cuando el esfuerzo máximo se presenta en el punto de cedencia (A.2.22), se debe denominar resistencia a la tracción en la cedencia. Cuando el esfuerzo máximo se presenta en la ruptura, se debe denominar resistencia a la tracción en la ruptura. A.2.19 Esfuerzo de tracción (nominal) Carga de tracción por unidad de área de la sección transversal original mínima, entre los límites de referencia, soportada por el espécimen de ensayo en algún momento determinado. Se expresa en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (libra-fuerza por pulgada cuadrada). NOTA La expresión de las propiedades de tracción en términos de la sección transversal original mínima se usa casi universalmente en la práctica. En el caso de materiales que presentan alta extensibilidad, formación de cuello o ambos (A.2.16), los cálculos del esfuerzo nominal pueden no ser significativos más allá del punto de cedencia (A.2.22) debido a la reducción extensa en el área de sección transversal que sigue. En algunas circunstancias puede ser aconsejable expresar las propiedades de tracción por unidad de la sección transversal mínima que prevalece. Estas propiedades se denominan propiedades de tracción reales (es decir, esfuerzo de tracción real, etc.). A.2.20 Curva de esfuerzo de tracción - deformación Diagrama en el cual se representan los valores del esfuerzo de tracción como ordenada frente a los valores correspondientes de la deformación por tracción como abscisa. A.2.21 Deformación real (véase la Figura A.2.2) Se define mediante la siguiente ecuación para ЄT:

∫ ==∈L

LoT

O

LLLdL /ln/ (A.2.1)

en donde

dL = incremento de la elongación cuando la distancia entre las marcas de referencia es L, Lo = distancia original entre las marcas de referencia, L = distancia entre las marcas de referencia en un momento dado.

A.2.22 Punto de cedencia Primer punto en la curva de esfuerzo - deformación en el cual se produce un aumento en la deformación sin aumento en el esfuerzo (Véase la Figura A.2.3). NOTA Únicamente se puede considerar que los materiales tienen punto de cadencia cuando tienen una curva de esfuerzo - deformación que presenta un punto de pendiente cero. NOTA Algunos materiales presentan una “ruptura” distinta o discontinuidad en la curva de esfuerzo - deformación en la región elástica. Esta ruptura no es el punto de cedencia por definición. Sin embargo, este punto puede ser útil para la caracterización del material en algunos casos.


30

Lo

L

d L

Figura A.2.2. Ilustración de la ecuación de deformación real A.2.23 Resistencia en la cedencia Esfuerzo en el cual el material muestra una desviación limitante especificada con relación a la proporcionalidad del esfuerzo frente a la deformación. A menos que se especifique algo diferente, este esfuerzo será el esfuerzo en el punto de cedencia y cuando se expresa en relación con la resistencia a la tracción se debe denominar resistencia a la tracción en la cedencia o esfuerzo de tracción en la cadencia, según se exige en A.2.18 (véase la Figura A.2.3). (Véase resistencia de distorsión en la cedencia).

Esf

uerz

o

Deformación

Punto decedencia

A y E = Tracción de resistencia defractura, elongación de fracturaB = Tracción de resistencia decedencia elongación de cedenciaC = Tracción de fuerza de fractura,elongación de fracturaD = Tracción de fuerza de cedencia,elongación de cedencia

A

B

C

DE

Figura A.2.3. Denominaciones de tracción

A.2.24 Símbolos Se pueden usar los siguientes símbolos para los términos anteriores: Símbolo Término W Carga ΔW Incremento de carga L Distancia entre las marcas de referencia en un momento dado Lo Distancia original entre las marcas de referencia Lu Distancia entre las marcas de referencia en el momento de la ruptura ΔL Incremento de la distancia entre las marcas de referencia = elongación A Área de la sección transversal mínima en un momento dado


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Ao Área de la sección transversal original ΔA Incremento en el área de la sección transversal Au Área de la sección transversal en el punto de ruptura medida después de

la ruptura del espécimen At Área de la sección transversal en el punto de ruptura medida en el

momento de la ruptura t Tiempo Δt Incremento del tiempo σ Esfuerzo de tracción Δσ Incremento del esfuerzo σT Esfuerzo de tracción real σU Esfuerzo de tracción en la ruptura (nominal) σUT Esfuerzo de tracción en la ruptura (real) Є Deformación Símbolo Término ΔЄ Incremento de la deformación ЄU Deformación total, en la ruptura ЄT Deformación total %El Porcentaje de elongación Y.P. Punto de cedencia E Módulo de elasticidad A.2.25 Las relaciones entre estos diversos términos se pueden definir de la siguiente manera: σ = W/A o σT = W/A σU = W/Ao (donde W es la carga en la ruptura) σUT = W/AT (donde W es la carga en la ruptura) Є = ΔL/Lo = (L - Lo)/ Lo ЄU = (Lu - Lo)/ Lo ЄT = entra ecuación %El = [(L - Lo) /Lo] x 100 = Є x 100 Porcentaje de reducción del área (nominal) = [(Ao - Au) /Ao] x 100 Porcentaje de reducción del área (real) = [(Ao - AT) /Ao] x 100 Tasa de aplicación de carga = ΔW/Δt Tasa de esfuerzo (nominal) = Δσ/Δ = (ΔW ]/Ao)/ Δt Velocidad de deformación = ΔЄ/Δt = (ΔL ]/Lo)/ Δt Cuando el volumen del espécimen de ensayo no cambia durante el ensayo, se mantienen las siguientes tres relaciones:

σT = σ (1 + Є) = σL/Lo (A.2.2)

σUT = σU (1 + ЄU) = σULU/Lo

A = Ao/(1 + Є)


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DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. USA, ASTM, 2003, 15 p. (International Standard ASTM D638 - 03).

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