24.01.2023 by Rüdiger Sehling
Nuevas posibilidades con la calculadora DMA de NETZSCH
Acerca de la influencia de la geometría de la muestra introducida en el módulo de elasticidad en el modo de flexión-Nuevas posibilidades con la calculadora DMA NETZSCH
El análisis mecánico dinámico (abreviado: DMA) es un método que proporciona información sobre el comportamiento elástico y viscoso de un material en función de la temperatura, el tiempo y la frecuencia de carga.
La configuración de flexión es el tipo de medición más común para los sistemas de DMA. En esta configuración, se pueden medir muestras muy rígidas y duras (por ejemplo, metales, termoestables reforzados con fibras y muy rellenos), así como termoplásticos. Por ejemplo, en el modo de flexión en 3 puntos, se coloca una probeta en el soporte derecho e izquierdo en posición libre sin sujeción. La varilla de empuje aplica la carga oscilante desde arriba. Por consiguiente, esta configuración permite medir los valores del módulo con gran precisión.
En general, es importante disponer de geometrías de muestras exactamente definidas, ya que incluso las tolerancias de small generan diferencias significativas en los valores del módulo, especialmente en el caso de muestras delgadas. En el modo de flexión (flexión en 3 puntos y voladizo doble o simple), el grosor de la muestra introducido se incluye hasta la3ª potencia en el cálculo del módulo. Esto significa que las superficies planoparalelas son muy importantes para medir valores de módulo fiables. En caso contrario, las diferencias en el módulo se deben a geometrías de muestra ligeramente diferentes. Especialmente en el caso de tiras de muestra finas, las diferencias de grosor pueden medirse con mucha frecuencia. En la figura 2, el ejemplo de una tira de PTFE demuestra que el grosor varía de 1,06 mm a 1,3 mm.
En la figura 3, se muestran los resultados de la medición DMA de la tira PFTE en un intervalo de temperatura de -70°C a 100°C. Para demostrar la influencia de las diferentes geometrías de las muestras, para la1ª prueba (curva negra) se introdujo un grosor de muestra de 1,3 mm, y para la2ª prueba, un valor de grosor de 1,06 mm. Al comparar las dos mediciones, se observa que los valores de módulo medidos se desvían mucho entre sí en toda la gama de temperaturas (en un 84% aproximadamente, evaluados, por ejemplo, a -20°C).
La calculadora DMA muestra los resultados rápidamente
Esta influencia del espesor de la probeta también puede demostrarse fácilmente con la calculadora DMA (incluida en el software NETZSCH Proteus® ), con la que se pueden calcular los valores de módulo, deformación y fuerza. Para calcular los valores del módulo, suele ser necesario conocer el valor de la fuerza dinámica y también el de la amplitud dinámica. A partir de estos dos valores se calcula la rigidez de un material, que se multiplica por un factor geométrico para calcular el módulo. Los valores de la fuerza dinámica y de la amplitud dinámica pueden evaluarse fácilmente en el Proteus® software. En la figura 4 se muestran adicionalmente las señales de la fuerza dinámica IFsI y de la amplitud dinámica IAsI para la probeta de PTFE medida. Se puede observar que los valores de la fuerza dinámica y de la amplitud dinámica son casi idénticos para las dos mediciones (negro y marrón), lo que demuestra también la alta reproducibilidad del NETZSCH DMA. Esto significa que el valor del módulo medido sólo depende de la geometría introducida. Estos valores evaluados para la fuerza dinámica IFsI y la amplitud dinámica IAsI pueden utilizarse ahora para que la calculadora de DMA compruebe la influencia de valores ligeramente diferentes en las geometrías de muestra introducidas.
Calculadora DMA - Cómo utilizar esta herramienta para comprobar la influencia de los diferentes espesores de muestra introducidos en el módulo calculado, demostrado con el ejemplo de PTFE:
Espesor especificado de la muestra: 1,3 mm
En el mismo espécimen, sólo se cambió el grosor de la muestra de 1,3 mm a 1,06 mm para ver la influencia:
Calculadora DMA - Muchas ventajas
Mediante la calculadora DMA, se puede ilustrar rápidamente que las diferencias en el grosor de la muestra generan diferencias significativas en el valor del módulo (aquí 1493 MPa a 2754 MPa -> aprox. 84% de desviación a -20°C). Este ejemplo muestra de nuevo que las diferencias en el módulo medido E' pueden ser el resultado de espesores de muestra determinados ligeramente diferentes aunque el material de la muestra sea idéntico. Para estimar y mostrar esta influencia, basta con utilizar la calculadora DMA. Así, ya no es necesario realizar múltiples mediciones DMA para demostrar esta influencia. Como se muestra en el ejemplo, ahora se puede estimar fácilmente el intervalo de tolerancia del valor del módulo para cada medición individual.
Otra ventaja es que la calculadora de DMA puede utilizarse para cualquier tipo de medición de DMA: flexión en 3 puntos, voladizo simple/dual, tracción, compresión, penetración o cizallamiento. Además, con esta calculadora de DMA, también es posible calcular fuerzas y amplitudes para un material determinado de antemano con el fin de encontrar una configuración de medición adecuada, así como geometrías de muestra adecuadas.
La calculadora de DMA es una herramienta flexible y única para el cálculo rápido de todos los valores de medición de DMA relevantes, que sirve tanto para una mejor interpretación de los resultados como para encontrar la mejor configuración de medición para el material respectivo.
