Resistencia al agrietamiento por estrés
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Resistencia al agrietamiento por estrés
Stress Cracking Resistance
El fenómeno de la corrosión bajo tensión es bien conocido por los metales. Bajo la influencia simultánea de ciertos medios y tensiones de tensión, causa una fractura frágil a lo largo de los límites del grano o a través del grano. La causa es típicamente de naturaleza electroquímica. Este tipo de grietas frágiles se produce en los plásticos como resultado de tensiones de enfriamiento residuales o tensiones de tracción externas y exposición a ciertos medios. Aquí, observamos principalmente procesos puramente físicos, e. g., humectación, difusión e hinchazón. Sin embargo, la oxidación o hidrólisis en la punta de la grieta también puede afectar la propagación de la grieta. El fenómeno de la falla frágil en materiales de otro modo resistentes bajo la influencia de los medios ambientales también se denomina agrietamiento por estrés ambiental (ESC).
La fase inicial del daño en los plásticos transparentes generalmente se indica mediante grietas finas que se originan en la superficie y reflejan la luz. Sin embargo, estas no son grietas reales sino regiones en las que el plástico se estira en la dirección de la carga. Las grietas están unidas por cadenas moleculares estiradas y, por lo tanto, pueden transferir cargas. Sin embargo, bajo impacto, actúan como muescas y, por lo tanto, como puntos débiles a partir de los cuales se pueden formar grietas abiertas bajo cargas a largo plazo, lo que lleva a la fractura. La reactividad química del medio en el que se prueba el plástico tiene una influencia considerable en la formación de grietas por tensión.
Debido a que la formación de grietas es una función del tiempo, la resistencia al agrietamiento por tensión se evalúa mediante pruebas de fluencia. Aquí, distinguimos entre pruebas con carga constante y pruebas con tensión constante. La determinación de la resistencia a la fluencia bajo tensión en diferentes medios y a diferentes temperaturas es un método de prueba. Existen varios métodos estándar comúnmente utilizados para imponer una deformación constante en las muestras mientras se exponen simultáneamente a un medio durante un tiempo específico:
- Las pruebas de indentación de bola y pasador, donde bolas o pasadores con dimensiones ligeramente más grandes se presionan en un agujero en la muestra.
- La prueba de la tira doblada, donde la muestra se sujeta en una placa de formación con un radio de curvatura constante. El daño se evalúa registrando grietas o determinando la resistencia residual o la tensión residual de la muestra en la rotura después de la exposición al medio.
El análisis de los resultados de la prueba requiere experiencia y familiaridad con el método de prueba, en particular porque la formación de grietas de estrés se ve afectada por una variedad de factores. Aumenta con:
- Mayores cargas de tracción, también tensiones residuales y de enfriamiento
- Mayor tiempo de exposición
- Mayor temperatura
- Mayor reactividad del medio ambiente (p. ej., concentración de oxígeno, tensioactivo, valor de pH)
- Mayor cristalinidad
- Peso molecular más bajo
- Mayor grado de orientación transversal a la dirección de la tensión de tracción
- Menor grado de reticulación
Las fibras de refuerzo reducen los efectos perjudiciales de las locuras porque detienen la propagación de grietas. No existe relación entre la resistencia química y la resistencia al agrietamiento por tensión. Por el contrario: un material plástico que se determinó que es químicamente resistente después de la inmersión en un medio específico puede ser susceptible a la formación de grietas por tensión. Esto puede explicarse por el hecho de que los mecanismos de formación de grietas por tensión se establecen solo cuando el material está expuesto a tensiones (que también podrían ser tensiones residuales creadas durante el procesamiento o los efectos de los cambios de temperatura).