Decodificación de hojas de datos de materiales

La investigación es una parte inevitable del proceso de selección de materiales:para averiguar si un material en particular es adecuado o no para su aplicación, debe realizar las debidas diligencias. Las descripciones generales de los materiales pueden brindarle suficiente información para orientarlo en la dirección correcta, por ejemplo, si un plástico en particular es adecuado para aplicaciones marinas o si un metal es susceptible a la corrosión. Para obtener una comprensión profunda de un material en particular, deberá consultar su hoja de datos.

Las hojas de datos de materiales describen varios materiales por sus propiedades y son una herramienta increíblemente útil para los equipos de productos. Sin embargo, pueden ser confusos si no tiene conocimientos técnicos o de ingeniería. Este artículo lo ayudará a analizar las hojas de datos de materiales para que pueda tomar decisiones informadas cuando se trata de la selección de materiales.

Antes de sumergirnos en las diferentes propiedades del material plástico que puede encontrar en una hoja de datos de material, es importante comprender que las propiedades de la hoja de material informadas dependerán en cierta medida de cómo se pruebe el material. Por esta razón, generalmente existen estándares que describen las condiciones de prueba, como los estándares ASTM, en una hoja de datos técnicos. Aquí está todo lo que necesita saber.

Propiedades de tracción

Las propiedades de tracción, las propiedades mecánicas de los materiales más comunes, indican cómo se comporta un material cuando se somete a cargas, fuerzas y tensiones de tracción. Algunas medidas de tracción incluyen:

• Última resistencia a la tracción — Cuánto estrés puede soportar un material, más allá del cual la fractura es inevitable. La resistencia máxima a la tracción generalmente se informa como psi o MPa, que es esencialmente una fuerza por unidad de área.

• Resistencia a la tracción en el límite elástico o límite elástico — Cuánto estrés puede soportar un material antes de una deformación irreparable y permanente. El límite elástico generalmente se informa como psi o MPa.

• Elongación a la tracción en el límite elástico — Cuánto puede estirarse un material antes de una deformación irreparable (“stretchiness”). El alargamiento a la tracción en el momento del rendimiento generalmente se informa como un aumento porcentual en la longitud.

• Módulo de elasticidad — Cuánto se deforma un material bajo tensión (“rigidez”). El módulo de elasticidad generalmente se informa como psi o MPa.

Es común usar tensión a través de pruebas de tracción para determinar las propiedades mecánicas de un material. Las pruebas de tracción están diseñadas para descubrir qué tan fuerte es un material, qué tan rígido es y cuánto puede alargarse o estirarse. La prueba es simple:una de las abrazaderas tira del material hasta que se rompe.

La fuerza aplicada se mide durante una prueba de tracción, luego se divide por el área de la sección transversal de la muestra de prueba para medir el "esfuerzo". También se mide el cambio de longitud, o "deformación". Luego se representan gráficamente la tensión y la deformación para comprender la relación entre ellos, a partir de la cual se pueden determinar muchas propiedades mecánicas.

Propiedades de flexión

Las propiedades de flexión, otro tipo de propiedades mecánicas de los materiales comúnmente informado, indican cómo se comporta un material cuando se somete a cargas, fuerzas y tensiones de flexión. Mientras que algunos objetos requieren mayores propiedades de flexión para su uso en soportes estructurales, otros componentes necesitan más flexibilidad para evitar daños. Hay dos propiedades de flexión particulares que normalmente encontrará en una hoja de datos técnicos:

• Resistencia a la flexión — Cuánto estrés puede soportar un material antes de doblarse permanentemente

• Módulo de flexión — La tendencia de un material a resistir la flexión, representada por una relación tensión/deformación

Por lo general, se utiliza una prueba de resistencia a la flexión de tres puntos para determinar la resistencia a la flexión y el módulo de flexión. Esto implica colocar una barra del material sobre dos soportes y luego aplicar presión en el centro de la barra con una prensa de cabeza hidráulica. Es común que la resistencia a la flexión de un material sea mayor que su resistencia a la tracción. Los polímeros cargados o reforzados, como las poliamidas y los acetales, cuentan con mayores propiedades de flexión, mientras que los materiales flexibles, como los elastómeros, suelen tener una resistencia y un módulo de flexión más bajos.

Propiedades de impacto

Las propiedades de impacto se refieren a cuánto impacto puede soportar un material, lo que esencialmente significa cuánta energía puede absorber sin romperse. La forma más común de probar las propiedades de impacto en América del Norte es utilizando el sistema de prueba de impacto IZOD. Para probar la resistencia al impacto, se asegura una muestra de material en una abrazadera. Se levanta un pesado brazo de péndulo, luego se balancea hacia abajo e impacta la muestra de material.

Hay dos tipos de pruebas de resistencia al impacto:pruebas con muescas y pruebas sin muescas. Las pruebas de impacto con muescas implican golpear el brazo contra una superficie con muescas, mientras que en las pruebas sin muescas, el brazo se balancea sobre una superficie plana. Las pruebas con muescas tienden a dar resultados más realistas y, por lo tanto, son más populares que las pruebas sin muescas.

Las cualidades individuales de un material influyen en sus propiedades de impacto. En términos generales, los materiales gomosos ofrecen una mejor resistencia al impacto debido a su alto alargamiento a la rotura. Las ramificaciones de cadena larga y estructuras cristalinas más grandes también pueden aumentar las propiedades de impacto de un plástico.

Dureza

La dureza de un material determina qué tan bien puede resistir la deformación causada por la abrasión o hendidura localizada. Dado que el rango de dureza es enorme, y abarca desde materiales súper blandos hasta increíblemente duros, se utilizan varias escalas para medir y determinar la dureza del material. Las dos escalas de dureza de materiales más comunes son:

• Escala Rockwell , utilizado para medir materiales duros como metales o piedras preciosas.

• Escala de costa , que se utiliza para medir la dureza de los polímeros. La báscula Shore puede medir materiales más blandos, como geles y cauchos, así como materiales más rígidos, como nailon y polipropileno.

Durante una prueba de dureza, una varilla pequeña con un extremo cónico o esférico presiona una muestra de material con una fuerza específica, y cuánto presiona la varilla contra el material determina su dureza.

Propiedades térmicas

Las propiedades térmicas de un material indican cómo reacciona a la temperatura. Estas son las propiedades térmicas principales de un material:

• Temperatura de servicio continuo — Indica la temperatura por encima de la cual las propiedades mecánicas disminuyen considerablemente

• Temperatura de deflexión térmica — Mide la rigidez de un material a medida que aumentan las temperaturas

• Coeficiente de Expansión Térmica Lineal (CLTE) — Describe la propensión de un material a cambiar de tamaño debido a un cambio de temperatura

• Conductividad térmica — Describe cuánto aumenta la temperatura de un material con respecto a la cantidad de energía que se le somete

La prueba de propiedades térmicas es sencilla, excepto cuando se trata de determinar la temperatura de transición vítrea de un material. Solo los materiales amorfos que no tienen estructuras cristalinas, como el policarbonato y el poliestireno, tienen una temperatura de transición vítrea. Esto, medido en Tg, determina el calor al que un material se vuelve gomoso.

Descodificación de hojas de datos de materiales con Fast Radius

Leer una hoja de datos de materiales es una excelente manera de comenzar a aprender más sobre posibles materiales para un próximo proyecto. Sin embargo, como puede ver en este artículo, una hoja de datos técnicos puede ser difícil de entender. Además, no reemplaza el asesoramiento de un experto.

Un socio de fabricación experimentado como Fast Radius puede ayudarlo a guiarlo a través del proceso de selección de materiales y desmitificar hojas de datos de materiales complejos. Los miembros del equipo de Fast Radius tienen un vasto conocimiento y experiencia en la industria, y utilizaremos esa experiencia para garantizar que elija el material adecuado para su aplicación. Si está listo para comenzar su próximo proyecto, contáctenos hoy.

Para obtener más guías sobre la fabricación de materiales, incluido cómo seleccionar el material adecuado para el moldeo por inyección, la fundición de uretano o el mecanizado CNC, visite el centro de recursos de Fast Radius.

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