La guida definitiva all'ASTM D412 Testi di trazione degli elastomeri
ASTM D412 è lo standard più comune per determinare le proprietà di trazione della gomma vulcanizzata (termoset) ed elastomeri termoplastici. I composti in questa famiglia vengono utilizzati per creare una vasta gamma di beni di consumo come pneumatici, calcio e elastici. Questa famiglia produce anche materiali altamente specializzati, come O-ring su navette spaziali, che devono funzionare in modo affidabile in condizioni ambientali estreme.
Questa guida è progettata per presentarti agli elementi di base di un test di trazione ASTM D412 e fornirà una panoramica delle apparecchiature di test dei materiali, del software e dei campioni necessari.
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ASTM D412 misura l'elasticità di un materiale durante la tensione di trazione, nonché il suo comportamento dopo il test quando il materiale non viene più stressato. ASTM D412 è condotto su una macchina di test universale (chiamata anche una macchina di test di trazione) ad una velocità di 500 ± 50 mm/min fino a quando il campione non si guasta. Sebbene ASTM D412 misura molte proprietà di trazione diverse, le seguenti sono le più comuni:
Resistenza alla trazione: la massima sollecitazione di trazione applicata nell'allungamento di un campione per la rottura.
Stress di trazione a un determinato allungamento: lo stress richiesto per allungare la sezione uniforme di un campione di prova a un determinato allungamento.
Ultimate Elungation - L'allungamento a cui si verifica la rottura nell'applicazione del continuo stress di trazione.
Set di trazione: l'estensione rimasta dopo che un campione è stata allungata e lasciata ritirare in modo specificato, espressa in percentuale della lunghezza originale.
Si prega di notare che ASTM D412 non si applica ai test elastomeri a bassa elungamento come l'ebonite. Coloro che hanno bisogno di testare l'ebonite e le materie plastiche rigide dovrebbero riferirsi all'ASTM D638.

La maggior parte dei test ASTM D412 viene eseguito su una macchina di test universale da tavolo con una varietà di accessori che possono essere configurati per eseguire correttamente un test di resistenza alla tensione ASTM D412 per elastomeri e gomma.
Un pacchetto standard includerebbe un sistema di test in serie 3400, un estensometro da viaggio lungo XL e una coppia di impugnature a rulli manuali. Questo sistema è eccellente per le società manifatturiere elastomer di piccole e mediocre o per coloro che acquistano il loro primo sistema D412. Un sistema più avanzato ed efficiente è il sistema di test della serie 6800 con un estensometro video non contatto AVE 2 e una coppia di impugnature di azione laterale pneumatica della serie 2712 con un kit ad aria avanzata. Questo sistema è lo standard mondiale per i produttori di pneumatici e grandi produttori di elastomeri multinazionali. Per i clienti che richiedono un throughput elevato, i sistemi di test sono la risposta e possono testare fino a cinque campioni contemporaneamente. Di seguito è riportato un campione ASTM D412 Setup.
Il software viene fornito con un modulo applicativo gratuito al momento dell'acquisto. All'interno di ciascun modulo dell'applicazione ci sono metodi di prova preconfigurati e documentazione di supporto per aiutare con i test a vari standard, tra cui ASTM D412 per coloro che scelgono il modulo Elastomer.

Esemplari
ASTM D412 descrive due metodi per il test, a seconda del tipo di campione. Si prega di essere consapevoli del fatto che questi due metodi di test non producono risultati identici. Il metodo di prova A utilizza campioni a forma di "dogbone" o "osso", mentre il metodo di prova B è progettato per campioni a forma di anello. Il metodo di prova A è più comunemente usato rispetto al metodo di prova B. I campioni di osso devono essere tagliati da un foglio o una placca stampati a iniezione. La direzione in cui viene estruso il foglio è importante in quanto produce un sottile modello di grano nel materiale. Per coerenza, tutti i campioni devono essere tagliati con la porzione di lunghezza parallela al grano.

Misurazione del campione
Esistono sei tipi ammissibili di campioni di osso per cani per test ASTM D412 e due tipi consentiti di campioni di anello tagliato. La forma più comunemente testata è un campione di osso cannicelle C, che richiede una lunghezza complessiva di 115 mm (la lunghezza del calibro di 25 mm), una larghezza di 6 mm e uno spessore di 3 mm. Lo spessore del campione deve essere misurato tre volte, con il valore mediano che è il valore accettato.
Per garantire la conformità con lo standard, tutti i campioni utilizzati per i test ASTM D412 devono essere misurati con un micrometro in conformità con ASTM D3767. La funzionalità del dispositivo di misurazione del campione automatico in Bluehill® Universal consente agli operatori di connettere fino a due micrometri o dispositivi di misurazione al computer e inserire i dati direttamente nel software. Ciò elimina le possibilità di errori di input dell'operatore e aumenta l'efficienza.

Allineamento del campione
Per testare correttamente, i campioni devono essere tenuti perpendicolari alle facce della mascella e non inclinati su un angolo. Il disallineamento dei campioni può causare importanti variazioni nei risultati dei test e dovrebbe essere prestata una cura adeguata per garantire che i campioni siano tutti allineati in modo coerente per ogni test.
Un modo per affrontare il disallineamento è usare una faccia a mascella vicina alla stessa larghezza del campione, rendendo relativamente facile regolare visivamente l'allineamento. Il modo più semplice per prevenire il disallineamento è utilizzare un dispositivo di allineamento del campione che si monta direttamente sui corpi della presa. Questa è una barra semplice che fornisce un punto di arresto regolabile in modo che gli operatori possano facilmente vedere che il loro campione è stato allineato correttamente.

Impugnature
Una volta che le impugnature vengono serrate sui campioni elastomerici in preparazione per eseguire un test, vengono spesso applicate forze di compressione indesiderate. Queste forze, sebbene minute, possono interferire con i risultati dei test se non trattati correttamente. È importante che non siano bilanciati dopo che il campione è stato inserito, in quanto ciò causerà un offset nei risultati. Il software di test dei materiali universali bluehill può essere programmato per normalizzare le forze attraverso più campioni e rimuovere qualsiasi forza di calcolo o di compressione, garantendo risultati coerenti tra i campioni. La protezione dei campioni, disponibile sulle macchine di test universali della serie 6800, è progettata per prevenire danni al campione o al sistema durante la fase di configurazione di un test, prima che vengano definiti i limiti operativi di un test. Quando acceso, il campione protegge automaticamente la traversa per mantenere forze indesiderate sotto un certo limite.
Mentre i campioni di elastomero si estendono, il loro spessore diminuisce. Per questo motivo, ASTM D412 consiglia le impugnature che si stringono automaticamente. Una pressione coerente e uniforme attraverso le facce della mascella assicura che i campioni di assottigliamento non scivolano fuori dalle impugnature durante il test. Le impugnature pneumatiche di azione laterale con facce seghettate sono altamente efficaci per il test degli elastomeri. Con le impugnature pneumatiche, la pressione dell'aria di ingresso si regola automaticamente, consentendo alla forza di presa di rimanere costante anche se lo spessore del campione cambia in modo significativo durante un test. Un'altra opzione efficace è quella di utilizzare impugnature a rulli auto-stretta, che usano una molla per esercitare una pressione costante sul campione durante il test. Per coloro che utilizzano il metodo di test ASTM D12 B, i campioni O-ring possono essere testati con il nostro dispositivo O-Ring. Queste impugnature impediscono le concentrazioni di sollecitazione locali utilizzando alberi rotanti sui dispositivi superiori e inferiori.

Estensometro
Sebbene gli estensimetri non siano richiesti dallo standard, è raccomandata una misurazione della deformazione per i risultati più accurati e ripetibili. La misurazione della deformazione basata sulla viaggi incrociata può essere meno accurata a causa dell'allungamento del campione al di fuori della lunghezza del calibro. Gli estensimetri da viaggio a lungo XL sono progettati per funzionare per materiali elastomerici e possono anche essere utilizzati attraverso la pausa del campione. La forza di serraggio regolabile sui bordi del coltello riduce il fallimento prematuro del campione. Questo estensometro può misurare la deformazione fino al 3.000% da una lunghezza del calibro di un solo pollice.
Un estensometro senza contatto come l'estensometro video standard o avanzato (SVE 2 o AVE 2) è il più ideale per i materiali elastomerici. È particolarmente adatto per i campioni fragili o che richiedono una camera ambientale per il test. Gli estensimetri video senza contatto offrono il vantaggio aggiuntivo di ridurre la varianza dei risultati dovuta all'interferenza dell'operatore e all'aumento dell'efficienza nei laboratori con elevate esigenze di throughput.

Camera ambientale
Gli elastomeri testati sotto ASTM D412 sono spesso destinati a un uso futuro in condizioni non assumenti. Poiché le condizioni ambientali hanno un grande impatto sulle proprietà di trazione degli elastomeri, è necessario prestare attenzione per garantire che le condizioni di test imitano quelle dell'applicazione di uso finale previsto. Velocità del test, temperatura, umidità, dimensioni del campione e condizioni pretest hanno tutti effetti notevoli sui risultati dei test e devono essere controllati per consentire al test di produrre dati utili. Per garantire che questi elementi simulano l'applicazione di uso finale del materiale, l'ASTM D412 viene spesso eseguito all'interno di una camera ambientale in cui è possibile utilizzare il riscaldamento o il raffreddamento (LN2 o CO2).
Le camere ambientali consentono agli operatori di monitorare la temperatura all'interno della camera per tutta la durata del test. Inoltre, il tempo e la temperatura di ammollo possono essere impostati all'interno di Bluehill Universal per garantire che tutti i campioni siano condizionati in modo appropriato prima dell'inizio del test.
Per i laboratori che desiderano aumentare il loro throughput, è possibile apportare diverse modifiche alla configurazione del sistema. Dispositivi di misurazione automatica del campione, impugnature pneumatiche e dispositivi di allineamento dei campioni aumentano tutti l'efficienza del test riducendo la quantità di input manuali necessari dall'operatore di prova. Tuttavia, il tempo di test per ASTM D412 dipende dall'allungamento atteso del campione e non può essere ridotto al minimo. Per i materiali con alta duttilità, la durata del test consuma la maggior parte del ciclo di prova complessivo. In questi casi, i frame di test multi-stazione possono fornire il miglior throughput perché l'operatore può eseguire fino a 5 test contemporaneamente.
Sono inoltre disponibili sistemi di test completamente automatizzati e sono progettati per incorporare la misurazione dei campioni, il caricamento dei campioni, il test e la rimozione. Questi sistemi possono funzionare per ore senza richiedere alcuna interazione dell'operatore. Inoltre, questi sistemi aiutano a ridurre la variabilità dovuta all'errore umano.
Chiunque abbia intenzione di condurre i test ASTM D412 non dovrebbe considerare questa guida un sostituto adeguato per la lettura del pieno standard.