ISO 3384-1 Borracha vulcanizada ou termoplástica - Determinação do relaxamento de tensão sob pressão - Parte 1: Temperatura constante
A norma ISO 3384-1 “Borracha vulcanizada ou termoplástica – Determinação do relaxamento de tensão sob compressão – Parte 1: Ensaio a temperatura constante”, publicada pela Organização Internacional de Normalização (ISO), descreve dois procedimentos para determinar a redução da força contrária aplicada a um corpo de prova feito de borracha vulcanizada ou termoplástica, comprimido até uma deformação constante e mantido dessa forma a uma temperatura de ensaio predeterminada.
No Método A, a compressão e todas as medições de força contrária são realizadas na temperatura de teste, enquanto no Método B, a compressão e todas as medições de força contrária são realizadas na temperatura padrão do laboratório. Os Métodos A e B não produzem os mesmos resultados porque o Método B inclui a contração do material da temperatura de teste até a temperatura padrão do laboratório no resultado.
Esta norma especifica dois formatos de corpos de prova: corpos de prova cilíndricos e anéis. A comparação dos resultados só é válida quando realizada em corpos de prova de tamanho e formato semelhantes.
A utilização de corpos de prova em forma de anel é particularmente adequada para determinar o relaxamento de tensão em ambientes líquidos.
Esta norma aborda apenas ensaios realizados em ambiente estável ou a altas temperaturas. Ensaios a temperaturas abaixo da temperatura padrão de laboratório não são especificados. Os métodos têm sido utilizados para ensaios a baixas temperaturas, mas sua confiabilidade nessas condições não foi comprovada.
Para efeitos desta norma, o relaxamento da tensão compressiva refere-se à diminuição da força compressiva ao longo do tempo, expressa como uma percentagem da força inicial, após a aplicação de uma tensão compressiva constante.
Em resumo, a ISO 3384-1 é uma norma de ensaio internacionalmente aceita que especifica métodos para determinar o relaxamento de tensão de materiais de borracha vulcanizada e termoplástica sob compressão a uma temperatura constante. Esta norma é amplamente utilizada nas indústrias automotiva, aeroespacial, de vedação industrial, médica e de manufatura para avaliar a capacidade dos materiais elastoméricos de manter sua resistência à compressão durante períodos prolongados de compressão.
Componentes de borracha, como anéis de vedação, juntas, retentores, isoladores de vibração e buchas, são projetados para permanecerem comprimidos durante toda a sua vida útil. Embora esses materiais pareçam inalterados, a força que exercem diminui gradualmente devido a um fenômeno conhecido como relaxamento de tensão.
A relaxação de tensão difere da deformação permanente por compressão. A deformação permanente por compressão mede a deformação permanente remanescente após a remoção da carga, enquanto a relaxação de tensão mede a perda da força de vedação enquanto o material está sob compressão. Como o desempenho da vedação depende da manutenção de uma pressão de contato adequada, a relaxação de tensão geralmente é um indicador mais realista do desempenho em serviço a longo prazo.
A norma ISO 3384-1 fornece um procedimento padronizado para medir esse comportamento, permitindo que os engenheiros comparem diferentes compostos de borracha e prevejam a confiabilidade da vedação a longo prazo. Essa norma especifica os procedimentos para determinar a redução da força contrária exercida por uma amostra de borracha comprimida a uma deformação constante e mantida a uma temperatura predeterminada.
Esta norma se aplica a:
Esta norma abrange ensaios realizados em ambiente constante ou a altas temperaturas. Não abrange ensaios realizados abaixo das temperaturas padrão de laboratório.
Em princípio, uma amostra de borracha é comprimida até uma deformação específica entre duas placas paralelas. A amostra permanece comprimida durante todo o teste, enquanto é exposta a uma temperatura controlada. Com o passar do tempo, a tensão interna na borracha diminui, fazendo com que a força de compressão que atua sobre as placas também diminua. A força remanescente é medida periodicamente para determinar o quanto a tensão relaxou. Materiais que apresentam menor relaxamento de tensão geralmente proporcionam melhor desempenho de vedação ao longo de uma vida útil mais longa.
A norma ISO 3384-1 especifica dois métodos de ensaio:
Como o resfriamento causa retração térmica, o Método B produz resultados diferentes do Método A.
Esta norma permite duas geometrias de corpos de prova: cilíndricos e em forma de anel. Os corpos de prova em forma de anel são particularmente úteis na avaliação do relaxamento de tensões em meios líquidos, como óleos ou combustíveis. A norma também estabelece que as comparações devem ser feitas apenas com corpos de prova de geometrias e dimensões semelhantes, uma vez que a forma do corpo de prova influencia o comportamento de relaxamento medido.
Embora a norma ISO 3384-1 permita flexibilidade dependendo das propriedades do material, os parâmetros de teste comuns são os seguintes:
Muitos fabricantes de automóveis consultam a norma ISO 3384-1 ao especificarem suas próprias temperaturas e tempos de exposição.
A principal conclusão dos testes é a diminuição da força de compressão ao longo do tempo. Valores mais baixos de relaxamento de tensão indicam melhor retenção de força a longo prazo.
A norma ISO 3384-1 é amplamente utilizada na avaliação dos seguintes itens:
Essa norma é particularmente valiosa quando os componentes precisam manter a pressão de vedação por muitos anos.
A norma ISO 3384-1 é frequentemente utilizada nos seguintes setores:
Os veículos modernos contêm centenas de compostos de vedação de borracha que estão expostos ao seguinte:
Mesmo que uma junta não se deforme permanentemente, o relaxamento excessivo da tensão pode reduzir sua capacidade de vedação, causando vazamentos, ruídos, entrada de poeira ou água. Esta norma auxilia os fabricantes na seleção de compostos que mantenham a capacidade de vedação adequada durante a vida útil esperada de um veículo.
Em conclusão, a norma ISO 3384-1 é uma das mais importantes normas internacionais para avaliar o desempenho de compressão a longo prazo de materiais de borracha. Ao medir a redução da resistência de vedação sob deformação constante, ela fornece uma avaliação realista de como os produtos elastoméricos se comportarão em serviço. Sua ampla adoção em aplicações automotivas, aeroespaciais, industriais e de vedação a torna uma ferramenta indispensável para o desenvolvimento de materiais, qualificação de produtos e garantia da qualidade.
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