Polímero de resistencia a la tracción
En esta entrada del blog comparamos las propiedades de tracción (resistencia a la tracción, alargamiento y módulo) de polímeros de alto rendimiento reforzados y sin reforzar, incluyendo comparaciones a alta temperatura (150°C y 200°C).
Las propiedades de tracción son adecuadas para caracterizar el comportamiento mecánico de los plásticos. Describen la relación entre la fuerza aplicada (expresada en tensión) y la deformación resultante de esta fuerza (expresada en alargamiento).
El ensayo más utilizado es el de tracción según la norma ISO 527. En este ensayo, las barras de tracción se estiran a una velocidad constante. Como resultado, se obtiene la tensión de tracción (MPa o N/mm2) y el alargamiento de tracción (%). La relación entre la tensión y la deformación se denomina módulo de Young.
Las poliimidas termoestables, como el PBI y el PI, muestran un comportamiento frágil y de alta resistencia. En el otro extremo del espectro de polímeros tenemos el PTFE que tiene una baja resistencia, sin embargo muestra una alta capacidad de alargamiento. Los PEAK y las polisulfonas reflejan el típico comportamiento resistente y duro de los termoplásticos. El PAI tiene una alta resistencia y ya puede utilizarse como polímero no reforzado para varias aplicaciones. Es capaz de soportar grandes fuerzas y sigue teniendo buenas propiedades de elasticidad. En general, el PAI tiene unas propiedades mecánicas equilibradas.
Resistencia a la rotura
dentro de las ecuaciones,[1][2][3] es el esfuerzo máximo que puede soportar un material al ser estirado o tirado antes de romperse. En los materiales frágiles, la resistencia a la tracción final está cerca del límite elástico, mientras que en los materiales dúctiles la resistencia a la tracción final puede ser mayor.
La resistencia última a la tracción suele determinarse realizando un ensayo de tracción y registrando el esfuerzo de ingeniería frente a la deformación. El punto más alto de la curva tensión-deformación es la resistencia última a la tracción y tiene unidades de tensión. El punto equivalente para el caso de la compresión, en lugar de la tensión, se denomina resistencia a la compresión.
Las resistencias a la tracción rara vez tienen importancia en el diseño de elementos dúctiles, pero sí en el de elementos frágiles. Se tabulan para materiales comunes como aleaciones, materiales compuestos, cerámica, plásticos y madera.
La resistencia última a la tracción de un material es una propiedad intensiva, por lo que su valor no depende del tamaño de la probeta. Sin embargo, según el material, puede depender de otros factores, como la preparación de la probeta, la presencia o no de defectos superficiales y la temperatura del entorno de ensayo y del material.
Límite de elasticidad por tracción
La capacidad de resistir a la rotura por tracción es una de las propiedades más importantes y ampliamente medidas de los materiales utilizados en aplicaciones estructurales. La fuerza por unidad de superficie (MPa o psi) necesaria para romper un material de esta manera es la resistencia a la tracción final o resistencia a la rotura . La velocidad a la que se separa una muestra en el ensayo puede oscilar entre 0,2 y 20 pulgadas por minuto e influirá en los resultados. El ensayo análogo para medir las propiedades de tracción en el sistema ISO es el ISO 527. Los valores reportados en las pruebas ASTM D638 e ISO 527 en general no varían significativamente y cualquiera de las pruebas proporcionará buenos resultados al principio del proceso de selección de materiales. Se suelen aplicar métodos de ensayo de tracción independientes a las películas de polímeros (ASTM D882 o ISO 1184) y a los elastómeros (ASTM D412 o ISO 37). La figura siguiente, de Mitsubishi Chemical Advanced Materials, muestra la geometría del ensayo.
ASTM D638: Para este ensayo, las muestras de plástico se mecanizan a partir de formas estándar o se moldean por inyección. La máquina de ensayo de tracción tira de la muestra desde ambos extremos y mide la fuerza necesaria para separar la muestra y cuánto se estira la muestra antes de romperse.
Resistencia a la tracción – deutsch
La resistencia a la tracción Rm (también resistencia al desgarro) es un valor característico del material para la evaluación del comportamiento de la resistencia. La resistencia a la tracción es el máximo esfuerzo mecánico de tracción con el que se puede cargar una probeta. Si se sobrepasa la resistencia a la tracción, el material falla: la absorción de fuerzas disminuye hasta que la probeta de material acaba por desgarrarse. Sin embargo, el material sufre una deformación plástica (residual) antes de alcanzar el valor real de resistencia a la tracción.
La resistencia a la tracción Rm se determina con un ensayo de tracción (por ejemplo, según la serie de normas ISO 6892 (para materiales metálicos), o la serie de normas ISO 527 (para plásticos y materiales compuestos)). Se calcula a partir de la fuerza de tracción máxima alcanzada Fm y del área de la sección transversal de la muestra al comienzo del ensayo: Resistencia a la tracción Rm = fuerza máxima de tracción Fm / área de la sección transversal de la muestra S0 La resistencia a la tracción se especifica en MPa (megapascal) o N/mm². En el diagrama tensión-deformación (también curva tensión-deformación), la tensión de tracción de la probeta se traza sobre su cambio relativo de longitud en el ensayo de tracción. Esta curva puede utilizarse para determinar los diferentes valores característicos del material a ensayar; por ejemplo, el comportamiento elástico o la resistencia a la tracción. En el diagrama tensión-deformación, la resistencia a la tracción es el valor máximo de tensión alcanzado en el ensayo de tracción tras un nuevo aumento del esfuerzo de tracción.