La evaluación de la tenacidad al impacto de los polímeros se basa en liberar un martillo de péndulo calibrado desde un ángulo inicial de 150° para golpear una muestra de plástico con muescas bajo condiciones de carga controladas y de alta deformación. Qualitest La serie QPI, que ofrece tanto el modelo analógico QPI-C como el digital QPI-D, mide la energía absorbida con precisión durante la fractura de la muestra mediante dos métodos de configuración principales:
- Configuración Izod (ASTM D256 e ISO 180): La muestra se sujeta verticalmente en una mordaza de posicionamiento como una viga en voladizo y se golpea en su borde libre superior por encima de la muesca a velocidades de impacto de 3.46 m/s (ASTM D256) o 3.5 m/s (ISO 180).
- Configuración Charpy (ISO 179 y ASTM D6110): La muestra descansa horizontalmente como una viga simplemente apoyada contra dos yunques de apoyo y se golpea en el punto medio, justo detrás de la muesca, a velocidades comprendidas entre 2.9 m/s y 3.8 m/s.
Para garantizar una concentración de tensión controlada en la raíz de la muesca, las muestras de prueba se preparan utilizando QuickNotch-Auto o QuickNotch™ II, que mecanizan perfiles de muesca en V uniformes que fuerzan la iniciación de grietas a lo largo de un plano designado.
Flujo de trabajo de pruebas y operaciones
- Preparación de muestras mediante QuickNotch-Auto: Las cortadoras motorizadas realizan muescas en V estándar de 45° o 90° en barras de prueba de plástico para forzar la formación uniforme de grietas.
- Alineación de la muestra y centrado de la mordaza: Seleccione el dispositivo Charpy o Izod necesario. La mordaza para muestras incluye un mecanismo de posicionamiento integrado para garantizar una colocación precisa, asegurando que el punto de impacto quede centrado con respecto a la trayectoria del péndulo.
- Iniciando la prueba: Aplique un impacto dinámico a la muestra con el martillo pendular. El sistema de liberación automática hace descender el martillo desde su ángulo inicial de 150°, lo que simplifica el procedimiento y mantiene una velocidad de oscilación constante detrás de las puertas de la cabina de seguridad.
- Adquisición de datos en tiempo real y compensación de pérdidas: Los datos de impacto se visualizan en tiempo real en la pantalla táctil PLC de 7 pulgadas. Las mediciones de energía absorbida se corrigen automáticamente mediante el sistema de compensación integrado de la máquina para la resistencia del aire y las pérdidas por fricción.
- Almacenamiento y exportación de datos: La memoria interna del sistema almacena hasta 50 conjuntos de datos, lo que permite exportar los resultados de las pruebas directamente a un ordenador mediante USB para la elaboración de informes y el registro de datos.
Física de la medición y los cálculos de energía
Las pruebas con péndulo se basan en la conservación de la energía potencial mecánica (E = m · g · h). Al soltar el martillo desde su posición inicial de 150° (h1) convierte la energía potencial en velocidad cinética en el momento del impacto. La energía absorbida por la muestra (Ea) es igual a la energía potencial inicial menos la energía potencial residual a la altura posterior al impacto (h2), menos pérdidas mecánicas:
Ea = m · g · (h1 - H2) - Pérdidas
La serie QPI-D calcula automáticamente la resistencia al impacto normalizando la energía absorbida sobre el área de la sección transversal de la muestra detrás de la muesca:
Resistencia al impacto = Ea / (b · dm)
(Donde b representa el ancho de la muestra y dm representa el espesor restante detrás de la raíz de la muesca).
Precisión de medición y selección de capacidad
Para mantener la precisión de la medición, las directrices de prueba estándar recomiendan seleccionar una capacidad de martillo donde la energía absorbida se encuentre entre 20 % y 80 % de la calificación del péndulo:
- Sistema QPI-C: Modelo con pantalla de puntero analógico para lecturas de energía manuales directas.
- Sistema QPI-D: Modelo digital PLC con pantalla táctil de 7 pulgadas, capaz de almacenar hasta 50 conjuntos de datos con exportación de datos USB, compatible con capacidades Izod de hasta 50 J y capacidades Charpy de hasta 25 J.
Cumplimiento de normas y factores metodológicos
- Parámetros estándar La serie QPI cumple con las normas ASTM D256, ISO 180, ISO 179, ASTM D6110, ISO 13802 y DIN 53453.
- Geometría del yunque y el percutor: Las diferencias en el espaciado de los soportes, los radios de las puntas de los percutores y los radios de holgura de los yunques entre las normas ASTM e ISO alteran la mecánica de flexión, lo que impide una comparación numérica directa entre los valores estándar.
- Precisión de la muesca: La precisión del mecanizado influye directamente en los factores de concentración de tensiones. Las muescas más profundas o afiladas disminuyen la tenacidad aparente, mientras que los ángulos de muesca más amplios distribuyen las fuerzas de impacto en un volumen mayor. La preparación motorizada de muestras mediante QuickNotch-Auto elimina las variaciones dimensionales entre lotes de prueba.
