Ensayos tipo dardo - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Se han utilizado varias variantes de la prueba de impacto de caída de peso para evaluar el comportamiento de impacto de polímeros y productos poliméricos. Existen pruebas equivalentes o similares en estándares de otras partes del mundo. Los métodos de prueba D1709 y D3029 forman la base para las pruebas de caída de dardos no instrumentadas. Ambos adoptan el método de evaluación de 'escalera' para determinar la energía requerida para la falla del 50% de las muestras. Solo la energía incidente del dardo se utiliza en la evaluación con estas pruebas. En el método de prueba D4272, la velocidad del dardo se mide antes y después de la penetración de la muestra de película sujeta. Por lo tanto, con un conocimiento adicional de la masa del dardo que cae libremente, la energía absorbida al atravesar la muestra se determina para cada pieza de prueba. El método de prueba D3763 es la norma ASTM para pruebas de impacto de caída de peso instrumentado (IFWIM), en las que la fuerza y ​​el desplazamiento se miden a lo largo de la prueba. El desplazamiento puede calcularse solo a partir de la medición de fuerza o medirse directamente utilizando un segundo dispositivo de medición. Este método puede proporcionar mucha más información sobre el inicio y la propagación del daño en cada prueba que las anteriores pruebas de caída de peso no instrumentadas. La inclusión de D2463 (resistencia al impacto por caída de contenedores termoplásticos moldeados por soplado) es de interés, porque es una prueba en un componente hecho de termoplástico y claramente no es una prueba de "material". Todos los métodos de prueba anteriores parecen medir una propiedad del material, a saber, la energía requerida para romper una muestra en particular (ver Resistencia al impacto). Sin embargo, la inclusión de una prueba de componente en la lista no es sorprendente cuando se reconoce que ASTM significa Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (y no de Materiales). Por lo tanto, las pruebas de los componentes y las pruebas de las propiedades de los materiales están dentro del ámbito de competencia de ASTM. La prueba de caída para recipientes moldeados por soplado requiere que se llenen una serie de recipientes con agua y luego se dejen caer desde diferentes alturas de caída para determinar la altura mínima de caída por falla (generalmente partición o desgarro) del recipiente. La prueba reproduce una situación de impacto real para el componente, pero establecida en un procedimiento estándar. En esta prueba, es la pieza de prueba la que se deja caer sobre una superficie dura (que se puede instrumentar con transductores de fuerza) en lugar de dejar caer un dardo o una masa sobre la pieza de prueba, como en las otras pruebas de caída de peso revisadas.

El sistema IFWIM descrito en el artículo FaIling Weight Impact Testing Equipment se puede utilizar para realizar pruebas de impacto en una variedad de componentes. El dardo instrumentado, con su transductor de fuerza, puede verse como un martillo instrumentado. Se obtiene una curva fuerza-tiempo o fuerza-desplazamiento a partir del evento de impacto, independientemente de la pieza de prueba que se utilice. Por lo tanto, el sistema IFWIM se puede utilizar para una amplia gama de pruebas de componentes, que incluyen calzado, tuberías, cascos protectores, componentes de automóviles y bandejas de poliestireno para carne. Las posibilidades son infinitas, pero en muchos casos se convierte en una prueba de impacto instrumentada que reproduce un evento de impacto en servicio para el componente de forma estandarizada. Los resultados de tales pruebas de componentes se pueden presentar de manera similar a los de las pruebas estándar, dando la fuerza o energía máxima para atravesar el componente con el dardo seleccionado. Sin embargo, ahora se ha hecho mucho para tratar de modelar los datos de fuerza/desplazamiento observados del evento de impacto utilizando el análisis de elementos finitos (FEA) (consulte El método de elementos finitos). Este modelo FEA de los eventos de impacto requiere datos de propiedades del material, especialmente datos de tensión/deformación real para el material en cuestión, en un rango de tasas de deformación. Las pruebas de impacto instrumentadas en componentes no producen datos de propiedades de impacto fundamentales para los materiales utilizados en su construcción. Examinan y miden el rendimiento de la estructura completa, que depende de muchos factores, incluida la geometría de la pieza, la forma en que se apoya en la prueba, el procesamiento del material utilizado, así como el material utilizado para el componente. Cuando se aplica el modelado PEA, la propiedad fundamental del material requerida son los datos de tensión / deformación para modelar la curva de fuerza / deflexión del evento de impacto con precisión y, por lo tanto, calcular la energía absorbida de esa curva de fuerza / deflexión. Por lo tanto, se puede considerar que la energía para romper el componente se deriva de la pieza de prueba y del método de prueba seleccionados, en lugar de ser una propiedad fundamental del material.