Método de teste SAE J2979 para determinação da resposta de relaxamento de tensão compressiva (CSR) para borracha vulcanizada e elastômero termoplástico

A norma “SAE J2979 Método de Ensaio para Determinação da Resposta de Relaxamento de Tensão Compressiva (CSR) em Borracha Vulcanizada e Elastômeros Termoplásticos” , desenvolvida pela Sociedade Americana de Engenheiros Automotivos (SAE) , descreve um método de ensaio para realizar testes de Relaxamento de Tensão Compressiva (CSR) com o dispositivo de teste padrão automotivo (ASD) para CSR, utilizando equipamentos, configurações e procedimentos de ensaio apropriados. Esta norma define os equipamentos necessários, as diretrizes para a realização do ensaio e o formato para geração de resultados e análise de dados.

Esta norma especifica procedimentos e condições de teste para determinar a perda de contraforça de um botão de 12,7 mm de diâmetro preso em um gabarito ASD CSR com deformação constante, medida em intervalos periódicos à temperatura ambiente, após exposição a temperaturas elevadas ou líquidos.

Esta norma foi desenvolvida para testar borracha vulcanizada e elastômeros termoplásticos com dureza instantânea Tipo A de 45 a 90 (norma ASTM D2240). As amostras são moldadas e curadas de acordo com a norma ASTM D3182.

Esta norma especifica um método de teste específico para o uso do Gabarito ASD CSR, incluindo uma lista de equipamentos necessários e controle de qualidade para todo o sistema. Esta norma foi desenvolvida com base em testes de amostras novas e existentes. Este método pode envolver materiais, processos e equipamentos perigosos. Este método não se destina a abordar todas as questões de segurança associadas ao seu uso. É responsabilidade do usuário do método estabelecer práticas adequadas de segurança e saúde e determinar a aplicabilidade das limitações regulatórias antes de usar este método.

A determinação da resposta de relaxamento de tensão compressiva (RSC) de borracha vulcanizada e elastômeros termoplásticos é uma investigação técnica que visa compreender os comportamentos de relaxamento de tensão experimentados por materiais elastoméricos ao longo do tempo. A definição de elastômero descreve materiais de borracha e elastômeros termoplásticos. Eles são amplamente utilizados em aplicações automotivas, vedações (gaxetas), mangueiras, amortecedores de vibração e aplicações similares. Materiais elastoméricos perdem sua tensão interna ao longo do tempo sob carga prolongada, resultando em deterioração funcional. O relaxamento de tensão compressiva (RSC) refere-se à liberação gradual da tensão aplicada por um material sob deformação constante.

Os principais fatores que afetam a redução do estresse com o tempo sob tensão constante (CSR) são:

• temperatura
• tempo
• Tipo de material (borracha, elastômero termoplástico)
• Densidade de ligações cruzadas
• Condições ambientais (ar, óleo, água)

A SAE J2979, uma norma amplamente utilizada por fabricantes de equipamentos originais automotivos e fornecedores de materiais, fornece um método para medir o comportamento de relaxamento da tensão de compressão de materiais elastoméricos sob deformação constante usando o gabarito CSR da Automotive Standard (ASD). Este método mede como a força de vedação (ou força de restauração) em materiais como borracha vulcanizada e elastômeros termoplásticos diminui ao longo do tempo sob pressão constante e deformação constante.

As amostras estão em conformidade com os protocolos de moldagem e cura padrão ASTM D3182, e os testes podem incluir exposição a temperaturas elevadas ou ambientes líquidos para avaliar o desempenho a longo prazo.

O gabarito ASD CSR é o cerne do procedimento. As amostras de teste consistem tipicamente em botões de 12,7 mm de diâmetro comprimidos entre placas de pressão rígidas com deformação constante. Nos testes, são utilizados dispositivos de compressão calibrados compatíveis com o gabarito CSR e uma célula de carga ou sistema de medição de força com capacidade de monitoramento contínuo ou intermitente.

Este método geralmente consiste nas seguintes etapas:

• Compressão inicial: Uma deformação constante (conjunto) é aplicada à amostra de elastômero no tempo zero.
• Monitoramento de força: A carga de restauração é registrada continuamente (preferencial) ou em intervalos periódicos (para testes de alta temperatura/líquido).
• Curva de resposta de relaxamento: caracteriza o comportamento da RSC ao representar graficamente a redução da força ao longo do tempo como uma porcentagem da força inicial.
• Condições múltiplas: Os testes podem ser repetidos em diferentes temperaturas ou condições de exposição a líquidos, dependendo do envelhecimento ou do comportamento da vida útil do modelo.

A norma SAE J2979 é importante porque fornece um método consistente e repetível para avaliar como a borracha vulcanizada e os elastômeros termoplásticos perdem resistência ao longo do tempo sob pressão (um comportamento conhecido como relaxamento da tensão compressiva). Essa propriedade é crítica para vedações, juntas e outros componentes elastoméricos usados ​​em aplicações automotivas, aeroespaciais e industriais. Esta norma é considerada importante pelos seguintes motivos:

• Prevê o desempenho da vedação a longo prazo: Para evitar vazamentos, as vedações e juntas devem manter a resistência à compressão. Com o tempo, os elastômeros podem relaxar, reduzindo a resistência à vedação, mesmo que retornem à sua forma original (ou seja, baixa resistência à compressão não garante a manutenção da resistência). Os testes de CSR indicam o quão bem um material mantém sua resistência à vedação durante o uso, especialmente em altas temperaturas ou em ambientes agressivos.
• Melhora a seleção de materiais: esta norma permite que engenheiros comparem formulações de elastômeros e selecionem aquelas que apresentam o melhor desempenho a longo prazo em condições de serviço realistas. Isso é vital quando:
  • Sistemas de transmissão automotiva (vedações de motor, vedações de transmissão)
  • Componentes do sistema de combustível
  • Sistemas de climatização ou refrigeração
• Padroniza o método em toda a indústria: com esta norma, as dimensões da amostra de teste, o nível de compressão, o uso do aparelho ASD CSR e as faixas de medição são padronizados. Esta norma é utilizada por diferentes laboratórios, fornecedores e fabricantes de equipamentos originais Isso permite que os engenheiros utilizem os mesmos procedimentos, resultando em dados comparáveis, melhor controle de qualidade e decisões de projeto mais confiáveis.
• Vai além dos simples testes de deformação por compressão: os testes de deformação por compressão medem a recuperação de um material após a compressão, mas não indicam quanta força de vedação é perdida ao longo do tempo. O teste de CSR, definido por esta norma, mede a redução real da força e fornece uma imagem mais precisa do desempenho em condições reais.
• Suporta testes de envelhecimento e resistência ambiental: Este método pode ser adaptado para avaliar o desempenho dos materiais em:
  • Altas temperaturas (envelhecimento térmico)
  • Imersão em líquido (resistência química)
  • Longos períodos (durabilidade)

Isso é crucial na avaliação de elastômeros para ambientes de alta demanda, como compartimentos de motor, onde os materiais devem suportar anos de estresse térmico e químico.

• Usado em qualificação e especificação: Muitos fabricantes de equipamentos originais automotivos fazem referência aos requisitos de CSR em suas especificações de materiais, e o padrão SAE J2979 geralmente é o método de teste preferido.

Como resultado, a norma SAE J2979 fornece um método detalhado e reprodutível para determinar a resposta de relaxamento de tensão compressiva de elastômeros sob condições ambientais e de deformação especificadas. O uso do aparato ASD CSR e controles de procedimento específicos o tornam um padrão indispensável para o desenvolvimento e validação de componentes de vedação automotiva.

Nossa organização, que há anos apoia empresas de todos os setores por meio de uma ampla gama de atividades de teste, medição, análise e avaliação, conta com uma equipe sólida de colaboradores que acompanham de perto os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia e se aprimoram constantemente. Nesse contexto, também prestamos serviços de teste em conformidade com a norma "SAE J2979 Método de Teste para Determinação da Resposta de Relaxamento de Tensão Compressiva (CSR) para Borracha Vulcanizada e Elastômero Termoplástico".