Laboratorio de Propiedades Mecánicas
Propiedades en tracción
El ensayo de tracción es, probablemente, el ensayo más utilizado para caracterizar mecánicamente un material. La base del ensayo consiste en estirar una probeta desde sus extremos hasta producir su rotura, registrando continuamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. A partir de estas dos magnitudes se puede determinar la curva esfuerzo-deformación característica del comportamiento mecánico de cada material. Los parámetros básicos a determinar son el módulo de elasticidad, esfuerzo y deformación en el punto de fluencia (si existiera) y la resistencia y el alargamiento a rotura.
El LATEP dispone de tres equipos para el ensayo de tracción, dos de ellos equipados con cámara de temperatura para ensayos entre -100 y 360 °C.
Determinación del Strain Hardening (SH) Modulus
A través de la determinación del Strain Hardening Modulus en resinas de polietileno utilizadas en aplicación de tubería se puede estimar de una manera rápida y empleando muy poca cantidad de material, la resistencia de estos materiales al fenómeno de crecimiento lento de grieta (SCG – Slow Crack Growth) el cual determinará la resistencia a largo plazo de la tubería. El ensayo se realiza utilizando un equipo de tracción equipado con cámara de temperatura y un video-extensómetro para medir la deformación de la probeta durante el ensayo. Actualmente este ensayo es uno de los más prometedores métodos predictivos del proceso de fallo por SCG del PE en tubería. El LATEP realiza ensayos de SH siguiendo tanto la normativa ISO/PRF 18488 así como metodologías alternativas desarrolladas por el propio laboratorio.
El LATEP está acreditado según norma UNE-EN ISO/IEC 17025:2017 para la realización de ensayos “Determinación del Strain Hardening Modulus in relation to slow crack growth (SH)” bajo la norma ISO 18488:15 (nº de acreditación 1486/LE2715).
Ensayos de fatiga dinámica - Crack Round Bar Test
La fatiga de materiales es un fenómeno que se produce bajo cargas dinámicas cíclicas, produciendo el colapso del material por debajo de su límite de carga estático. El proceso de rotura por fatiga mecánica se desarrolla sin deformación plástica aparente, presentando la fractura un aspecto característico, con una zona de rotura progresiva (fisuración) y otra de rotura brusca (fragilidad). Para determinar la resistencia de materiales bajo la acción de cargas dinámicas, se someten unas probetas de material a fuerzas repetidas constantes o variables, de magnitudes especificadas y se contabilizan los ciclos o alternaciones de esfuerzos que soporta el material hasta la falla o rotura, por ello, el ensayo de fatiga está clasificado cómo un ensayo dinámico, destructivo.
El LATEP dispone de un equipo INSTRON Electropuls E3000 para realizar ensayos de fatiga dinámica de alta frecuencia y pruebas estáticas de baja velocidad, válido también para el ensayo Crack Round Bar Test, según la norma ISO 18489.
Propiedades en flexión
Los ensayos de flexión se utilizan principalmente como medida de la rigidez. Este ensayo es casi tan habitual en materiales poliméricos duros como el ensayo de tracción, y tiene las ventajas de simplificar el mecanizado de las probetas y evitar los problemas asociados al empleo de mordazas. El parámetro más importante que se obtiene de un ensayo de flexión es el módulo de elasticidad (también llamado módulo de flexión).
Tanto para ensayos de tracción como de flexión, el LATEP dispone de tres máquinas universales de ensayo, una de ellas equipada con cámara de temperatura para ensayos desde -100 hasta 360 °C.
Resistencia al impacto
En los ensayos de resistencia al impacto se aplica sobre las probetas un esfuerzo repentino a alta velocidad. La utilidad de este tipo de ensayos surge de que los impactos son hechos habituales en la vida en servicio de los materiales, de ahí que se hayan desarrollado metodologías para poder determinar la resistencia que van a tener los materiales bajo estas circunstancias. En el LATEP se dispone de dos tipos diferentes de ensayos de impacto basados en péndulo: el impacto Charpy y el impacto Izod. En ambos casos es posible emplear probetas de geometría prismática lisas o entalladas, sobre las que se determina la energía absorbida en la rotura de la probeta.
El LATEP dispone de un péndulo de impacto instrumentado INSTRON/CEAST de última generación con equipamiento para realizar ensayos desde -70 hasta 130 °C.
Propiedades dinamomecánicas en polímeros
El análisis dinamomecánico es una de las herramientas más empleadas para el estudio de las propiedades viscoelásticas de los polímeros mediante la medida de su módulo elástico y de su amortiguación tras la aplicación de un esfuerzo sinusoidal sobre las probetas. De la relación que hay entre la amplitud de la oscilación y la fuerza se determina el módulo elástico del material, mientras que del desfase entre fuerza y desplazamiento se determina el coeficiente de amortiguación del polímero. La variación de las propiedades viscoelásticas de los materiales con la temperatura permite identificar las diferentes transiciones que se dan en el material.
El LATEP cuenta con un analizador dinamomecánico DMA Q800 (TA Instruments) capaz de trabajar en un rango de frecuencias de 0.01 a 200 Hz y temperaturas desde -150 hasta 600 °C.
Determinación de dureza
La dureza de un material se caracteriza a través de la resistencia que opone a ser penetrado por un cuerpo duro de geometría definida, dependiendo su valor del módulo de elasticidad y de las propiedades viscoelásticas del material. Según el tipo de penetrador, carga utilizada y de la velocidad de aplicación de la misma, el ensayo de dureza recibe diferentes denominaciones. El LATEP realiza ensayos de dureza Shore (escalas A y D). Para la dureza Shore, la más común en materiales poliméricos, se utiliza un penetrador troncocónico, y se aplica una fuerza de 10 N en Shore A y de 50 N en shore D para los grados poliméricos más duros.
