Impacto izod
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Izod
Para muchas aplicaciones, la resistencia del material a la carga de choque es una propiedad importante. Aquí nos encontramos, al contrario de la sección anterior, en el lado muy corto de la escala de tiempo. Para la resistencia al impacto, la resistencia a la tracción a corto plazo, así como la tensión máxima, juegan un papel importante; la resistencia al impacto es, de hecho, la energía necesaria para la ruptura a una alta tasa de deformación. Es muy difícil caracterizar la resistencia al impacto de manera precisa y única. En la mayoría de los casos, la resistencia al impacto se determina con la ayuda de una prueba de impacto estándar, en la que una barra de prueba es golpeada por un martillo que cae, después de lo cual se mide la energía restante del martillo. Muy a menudo se ha mecanizado una muesca en la barra de prueba. La concentración de tensión alrededor de la punta de esta muesca hace que la fractura se inicie en una ubicación bien definida y no en grietas o inhomogenias superficiales arbitrarias. Además, la tasa de deformación es, en la punta de la muesca, mucho más alta que el valor promedio en la barra de prueba, por lo que el experimento se lleva a cabo en una escala de tiempo más corta. Sobre la base de la equivalencia de temperatura y tiempo, esto significa que el valor encontrado pertenece a una temperatura más baja, donde el material es, en general, más frágil; la muesca obliga más o menos al material a fallar de una manera quebradiza, de modo que la prueba de impacto con muescas proporciona una mejor indicación del comportamiento del material en condiciones extremas.
Variables
Las tensiones internas por enfriamiento y contracción tienen un efecto significativo en la resistencia al impacto. La orientación de la cadena lo convierte en un material anisotrópico: la fuerza de impacto en la dirección de orientación aumenta, pero disminuye en la dirección transversal. En la mayoría de los casos, los refuerzos de refuerzo conducen a una disminución de la resistencia al impacto, aunque en algunos casos, particularmente con polímeros muy frágiles o a bajas temperaturas, las fibras de vidrio pueden causar un aumento. Los polímeros vítreos son, en su mayor parte, frágiles (por ejemplo, PS), a menos que haya una transición secundaria por debajo de la temperatura ambiente; Un buen ejemplo es la PC, que muestra una fuerza de impacto muy alta. Por qué esa transición, aún por debajo de la temperatura de funcionamiento, todavía está activa, puede explicarse por la equivalencia tiempo-temperatura: la escala de tiempo en condiciones de impacto es muy corta. Los polímeros semicristalinos, como el PE y el PP, son resistentes a temperaturas superiores a Tg, aunque para LDPE (Tg ≈ –110 ° C) el límite crítico de temperatura es aproximadamente la temperatura ambiente; aquí también la equivalencia tiempo-temperatura juega un papel importante. Bajo Tg, los polímeros semicristalinos tienen una baja resistencia al impacto (a menos que ocurran transiciones secundarias). La resistencia al impacto de los polímeros frágiles a menudo se mejora mediante la incorporación de pequeñas partículas de caucho, mediante mezcla o copolimerización (por ejemplo, copolímero de PP). Finalmente, debe tenerse en cuenta que la resistencia al impacto también depende de la longitud de la cadena, en particular de la masa molar numérica promedio - Mn (el número de extremos de la cadena es el factor dominante).
Pruebas de impacto
Las pruebas de impacto están diseñadas para medir la resistencia al fallo de un material a una fuerza aplicada repentinamente, como colisión, caída de objeto o golpe instantáneo. La prueba mide la energía del impacto, o la energía absorbida antes de la fractura. Los métodos más comunes para medir la energía de impacto son:
• Prueba de Charpy
• Prueba Izod
¿Qué es la energía de impacto?
La energía de impacto es una medida del trabajo realizado para fracturar una muestra de prueba.Cuando el golpeador impacta el espécimen, el espécimen absorberá energía hasta que ceda. En este punto, la muestra comenzará a sufrir deformación plástica en la muesca. La muestra de prueba continúa absorbiendo energía y el trabajo se endurece en la zona plástica en la muesca. Cuando la muestra no puede absorber más energía, se produce una fractura. Los materiales quebradizos generalmente tienen menor resistencia al impacto, mientras que aquellos que registran mayores resistencias al impacto tienden a ser más resistentes.
Prueba Izod
La prueba Izod se ha convertido en el procedimiento de prueba estándar para comparar las resistencias al impacto de los plásticos. Si bien es el estándar para los plásticos, también se usa en otros materiales. La prueba Izod se usa más comúnmente para evaluar la tenacidad relativa o la resistencia al impacto de los materiales y, como tal, a menudo se usa en aplicaciones de control de calidad donde es una prueba rápida y económica. Se usa más como una prueba comparativa que como una prueba definitiva. Esto también se debe en parte al hecho de que los valores no se relacionan con precisión con la resistencia al impacto de piezas moldeadas o componentes reales en condiciones operativas reales.
Izod Test Specimens
Las muestras de prueba de Izod varían según el material que se está probando. Las muestras metálicas tienden a ser cuadradas en sección transversal, mientras que las muestras de prueba poliméricas a menudo son rectangulares, golpeándose paralelas al eje largo del rectángulo. La muestra de prueba de Izod generalmente tiene una muesca en V cortada en ellas, aunque las muestras sin muesca también se usan ocasionalmente.
¿En qué consiste la prueba de Izod?
La prueba de Izod implica golpear una pieza de prueba adecuada con un golpeador, montado al final de un péndulo. La pieza de prueba se sujeta verticalmente con la muesca hacia el delantero. El delantero se balancea hacia abajo impactando la pieza de prueba en la parte inferior de su swing.
Pruebas de Izod a diferentes temperaturas
Las pruebas a menudo se realizan a diferentes temperaturas para simular más de cerca las condiciones reales de servicio. En el caso de las pruebas de baja temperatura, las muestras pueden mantenerse en un congelador hasta que su temperatura se haya equilibrado. Luego se retiran inmediatamente y se prueban unos segundos después de sacarlas del congelador.
Determinación de la energía de impacto Izod
En el punto de impacto, el delantero tiene una cantidad conocida de energía cinética. La energía de impacto se calcula en función de la altura a la que se habría elevado el delantero, si no hubiera una muestra de prueba, y esto se compara con la altura a la que el delantero realmente se eleva. Los materiales resistentes absorben mucha energía, mientras que los materiales frágiles tienden a absorber muy poca energía antes de la fractura.
Factores que afectan la energía de impacto Izod
Los factores que afectan la energía de impacto Izod de una muestra incluirán:
• Límite elástico y ductilidad.
• muescas
• Temperatura y velocidad de deformación
• mecanismo de fractura
Fuerza de rendimiento y ductilidad
Para un material dado, se verá que la energía de impacto disminuye si aumenta el límite elástico, es decir, si el material se somete a algún proceso que lo hace más frágil y menos capaz de sufrir deformación plástica. Dichos procesos pueden incluir trabajo en frío o endurecimiento por precipitación.
Muescas
La muesca sirve como zona de concentración de tensión y algunos materiales son más sensibles a las muescas que otros. La profundidad de la muesca y el radio de la punta son, por lo tanto, muy importantes.
Temperatura y tasa de deformación
La mayor parte de la energía de impacto se absorbe por medio de la deformación plástica durante la producción del espécimen. Por lo tanto, los factores que afectan el comportamiento del rendimiento y, por lo tanto, la ductilidad del material, como la temperatura y la tasa de deformación, afectarán la energía del impacto. Este tipo de comportamiento es más prominente en materiales con una estructura cúbica centrada en el cuerpo, donde bajar la temperatura reduce la ductilidad de manera más marcada que los materiales cúbicos centrados en la cara.
Mecanismo de fractura
Los metales tienden a fallar por uno de dos mecanismos, coalescencia o escisión microvoide. La división puede ocurrir en materiales cúbicos centrados en el cuerpo, donde la división tiene lugar a lo largo del plano de cristal {001}. La coalescencia microvoide es el mecanismo de fractura más común en el que se forman huecos a medida que aumenta la tensión, y estos huecos finalmente se unen y se produce un fallo. De los dos mecanismos de fractura, la escisión implicaba mucha menos deformación plástica y, por lo tanto, absorbe mucha menos energía de fractura.
Transición dúctil a frágil
Algunos materiales como los aceros al carbono experimentan lo que se conoce como una "transición dúctil a frágil". Este comportamiento es obvio cuando la energía de impacto se representa en función de la temperatura. La curva resultante mostrará una caída rápida de la energía de impacto a medida que disminuye la temperatura. Si la energía de impacto cae muy bruscamente, se puede determinar una temperatura de transición. Esto es a menudo un buen indicador de la temperatura mínima de servicio recomendada para un material.
Normas : JIS K 7110:06, ASTM D 256, ISO 180 -1A