La norma “ASTM E831-19 Método de prueba estándar para la expansión térmica lineal de materiales sólidos mediante análisis termomecánico” publicada por la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) describe un método de prueba para determinar el coeficiente técnico de expansión térmica lineal de materiales sólidos utilizando técnicas de análisis termomecánico. Este método de prueba es aplicable a materiales sólidos que exhiben suficiente dureza en todo el rango de temperatura de prueba para que la sonda de detección no hunda la muestra. El límite inferior recomendado del coeficiente de expansión térmica lineal medido por este método de prueba es de 5 µm/(m grado). El método de prueba se puede utilizar en niveles de expansión más bajos (o negativos) con menos precisión y sensibilidad. Este método de prueba es aplicable al rango de temperatura de menos 120 grados a más 900 grados. El rango de temperatura se puede ampliar aún más dependiendo de la instrumentación y los materiales de calibración utilizados.
Todos los términos y definiciones dados en las normas “ASTM E473-21a Terminología estándar sobre análisis térmico y reología” y “ASTM E1142-11 Terminología estándar sobre propiedades termofísicas” son válidos para este método de prueba, incluidos los términos de análisis térmico, coeficiente de expansión térmica lineal, termodilatometría y análisis termomecánico. Además, el coeficiente promedio de expansión térmica lineal, el cambio de longitud con respecto a la longitud de la muestra a temperatura ambiente, expresa el cambio en una unidad de temperatura definida por la temperatura del punto medio del rango de temperatura de medición.
Este método de prueba utiliza un analizador termomecánico o un dispositivo similar para determinar la expansión térmica lineal de materiales sólidos cuando se someten a una velocidad de calentamiento constante. El cambio en la longitud de la muestra se registra electrónicamente en función de la temperatura. El coeficiente de expansión térmica lineal se puede calcular a partir de estos datos registrados.
Los coeficientes de expansión térmica lineal se utilizan, por ejemplo, para fines de diseño y para determinar si se producirá un fallo debido al estrés térmico cuando un cuerpo sólido compuesto de dos materiales diferentes se somete a cambios de temperatura. Este método de prueba es comparable a la norma “ASTM D3386-00 Método de prueba estándar para el coeficiente de expansión térmica lineal de materiales aislantes eléctricos” para probar materiales aislantes eléctricos, pero cubre un grupo más general de materiales sólidos y define las condiciones de prueba de manera más específica. Este método de prueba utiliza una muestra más pequeña y un aparato significativamente diferente a los métodos de prueba definidos en las normas ASTM E228-22 y ASTM D696-16. Este método de prueba se puede utilizar en investigación, aceptación de especificaciones, cumplimiento normativo y garantía de calidad.
En estas pruebas se utilizan dispositivos de análisis termomecánicos. Este instrumento necesario para proporcionar la capacidad analítica termomecánica o termodilatométrica mínima para este método de prueba incluye:
También se requiere capacidad de enfriamiento en las pruebas para mantener la temperatura de la muestra por debajo del ambiente (si se deben realizar mediciones por debajo del ambiente) o para acelerar el enfriamiento de la muestra desde temperaturas elevadas.
Las muestras deben tener una longitud de entre 2 mm y 10 mm y extremos rectos y paralelos de hasta ± 7 µm. Las dimensiones laterales no deben superar los 25 mm. Se pueden utilizar muestras de otros tamaños, pero se deben informar las dimensiones. Se ha observado que este nivel de planitud y paralelismo no se puede lograr en algunos materiales. Las muestras que no cumplan estos requisitos pueden resultar en una mayor pérdida de sensibilidad. Las muestras generalmente se miden tal como se reciben. Si se aplica algún tratamiento térmico o mecánico a la muestra antes de la prueba, esto debe indicarse en el informe. Algunos materiales, particularmente los compuestos, pueden requerir un tratamiento térmico para acondicionar la muestra antes de la prueba para eliminar tensiones o distorsiones. Cualquier tratamiento térmico de este tipo deberá incluirse en el informe.
Nuestra organización, que lleva años intentando apoyar a empresas de todos los sectores con una amplia gama de estudios de pruebas, mediciones, análisis y evaluación que ha llevado a cabo, cuenta con un personal sólido que sigue de cerca los desarrollos en el mundo en el campo de la ciencia y la tecnología y se mejora constantemente. En este contexto, también se prestan servicios de ensayo a las empresas de acuerdo con la norma “ASTM E831-19 Método de ensayo estándar para la expansión térmica lineal de materiales sólidos mediante análisis termomecánico”.
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