DIN 53504 Ensaio de Tração de Borracha e Elastômeros

A norma “DIN 53504 Teste de borracha - Determinação da resistência à tração na ruptura, tensão de tração no limite de escoamento, alongamento na ruptura e valores de tensão em ensaios de tração”, publicada pelo Instituto Alemão de Normalização (DIN), descreve os procedimentos para determinar a resistência à tração na ruptura, a tensão de tração no limite de escoamento, o alongamento na ruptura e os valores de tensão de corpos de prova de formatos específicos, feitos de borracha e elastômeros, quando os corpos de prova são tracionados a uma taxa constante até a ruptura.

Em ensaios de tração, como a resistência à tração e o alongamento na ruptura, por si só, não caracterizam adequadamente o comportamento dos elastômeros sob tensão de tração, a curva completa de força-alongamento deve ser registrada.

A norma DIN 53504 define o método para determinar as propriedades de tensão-deformação à tração de borracha vulcanizada e elastômeros. Essa norma é utilizada há muitos anos e continua sendo amplamente aplicada, principalmente na indústria europeia de borracha, para controle de qualidade, especificação de materiais e desenvolvimento de produtos elastoméricos, como vedações, mangueiras, pneus, amortecedores de vibração, correias transportadoras e produtos técnicos de borracha.

O teste consiste em puxar uma amostra de borracha padronizada a uma velocidade constante até que ela se rompa, registrando o comportamento força-alongamento. As principais propriedades determinadas são as seguintes:

• Resistência à tração na fratura: A tensão máxima que um material pode suportar antes de se romper.
• Tensão de tração no ponto de escoamento: Indica se existe ou não um ponto de escoamento (menos comum em elastômeros).
• Alongamento na ruptura: O alongamento percentual na ruptura geralmente fica na casa das centenas de por cento para borrachas de boa qualidade.
• Valores de tensão em deformações específicas: Por exemplo, a tensão a 100%, 200% ou 300% de alongamento (módulos, por exemplo, módulo a 100%, módulo a 300%) são cruciais para a caracterização de compostos de borracha.

Esses valores ajudam a avaliar a qualidade do material, a formulação do composto, o grau de vulcanização, a distribuição do enchimento, a resistência ao envelhecimento e a adequação para aplicações específicas.

Esta norma utiliza principalmente corpos de prova em forma de haltere (osso de cachorro) com dimensões definidas. Os tipos mais comuns são:

• S1 (preferencial para a maioria dos testes): Comprimento total de aproximadamente 115 mm, seção paralela estreita de 33 mm de comprimento x 6 mm de largura.
• S2 e S3: Variantes menores para quantidades limitadas de material.
• Espécimes em forma de anel (Tipo R) também podem ser usados ​​em alguns casos.

A amostra S2 é muito utilizada, sendo particularmente popular para testes de rotina devido ao seu tamanho prático e resultados confiáveis. As características típicas de uma amostra S2 são as seguintes:

• Seção de teste paralela estreita
• Comprimento de medição específico
• Largura e espessura padronizadas.

As amostras são cortadas de chapas moldadas (normalmente com 2 mm de espessura) utilizando moldes de precisão. Recomenda-se um mínimo de 5 amostras por condição de teste para garantir a confiabilidade estatística.

O procedimento de teste geralmente segue estas etapas:

• Condicionamento: As amostras são normalmente condicionadas em uma atmosfera laboratorial padrão (temperatura de 23 graus Celsius, com uma variação de mais ou menos 2 graus Celsius, e umidade relativa de 50%, com uma variação de mais ou menos 5%).
• Medição: Medição precisa da espessura e largura da seção estreita para calcular a área da seção transversal inicial.
• Compressão: As extremidades do haltere são comprimidas em uma máquina de ensaio de tração (tipo de velocidade constante).
• Velocidade de teste: Normalmente 500 mm/min para halteres (muito rápido em comparação com testes em plástico rígido).
• Medição de tensão: Para uma determinação mais precisa do módulo, isso é feito por desengate do acoplamento (tensão nominal) ou com um extensômetro de contato/sem contato.
• Registro: Curva contínua de força-alongamento até a fratura.

Este procedimento está em grande parte em conformidade com a norma ISO 37 (a norma internacional equivalente para ensaios de tração em borracha), mas existem algumas preferências nacionais e pequenas diferenças.

Em laboratórios de testes de borracha em todo o mundo, os resultados da norma DIN 53504 estão incluídos em praticamente todas as fichas técnicas de materiais para elastômeros. Alta resistência à tração e alongamento indicam boa qualidade do composto, enquanto os valores de tensão em alongamentos constantes revelam o comportamento da rigidez sob carga.

Em resumo, a norma DIN 53504 é uma das normas de ensaio mais utilizadas para avaliar o desempenho mecânico da borracha vulcanizada e dos elastômeros termoplásticos. Essa norma desempenha um papel fundamental no controle de qualidade, no desenvolvimento de produtos e na comparação de materiais em setores como o automotivo, o da construção civil, o de dispositivos médicos e o de produtos industriais.

Esta norma se aplica a:

• Borracha vulcanizada
• Elastômeros termoplásticos (TPE)
• Folhas elastoméricas e peças moldadas

É utilizado para determinar o seguinte:

• Resistência à tracção
• Alongamento na ruptura
• Tensão nos alongamentos especificados

Esta norma é frequentemente referenciada juntamente com a ISO 37 porque define métodos semelhantes de ensaio de tração para materiais de borracha.

O teste é realizado utilizando uma máquina universal de ensaio de tração equipada com os seguintes componentes:

• Controle de velocidade constante da travessa
• Fixadores adequados para elastômeros.
• Sistema de medição de força
• Extensômetro

A velocidade do teste é determinada com base no tipo de amostra e nos requisitos do material.

Os principais parâmetros medidos são os seguintes:

• Resistência à tração: a tensão máxima de tração antes da ruptura.

Resistência à tração = Força máxima / Área da seção transversal original.

• Alongamento na fratura: o aumento percentual no comprimento no momento da ruptura.

Alongamento na ruptura (percentagem) = Alongamento na ruptura / Comprimento original medido x 100.

• Tensão em valores de alongamento específicos: Valores de tensão medidos em percentagens de alongamento específicas (por exemplo, 100%, 200%, 300%). Esses valores são importantes para avaliar a rigidez e a elasticidade.

A norma DIN 53504 é exigida para os seguintes casos:

• Desenvolvimento de materiais: Comparação de formulações de borracha
• Controle de qualidade: Garantir a consistência do lote.
• Qualificação de fornecedores: Verificação de conformidade com as especificações.
• Análise de falhas: Investigação de problemas de desempenho mecânico.

Os setores que dependem fortemente desse padrão incluem:

• Automotivo (elementos de vedação, juntas, mangueiras, conexões)
• máquinas industriais
• elastômeros médicos
• Produtos de consumo

Em conclusão, a norma DIN 53504 continua sendo uma das mais importantes normas para ensaios mecânicos de materiais de borracha. Ao definir geometrias de amostra precisas, condições de ensaio e métodos de cálculo, ela garante medições confiáveis ​​e comparáveis ​​das propriedades de tração. Para fabricantes e laboratórios que trabalham com elastômeros, a conformidade com a norma DIN 53504 é essencial para manter o desempenho, a segurança e a aceitação do produto no mercado.

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