Resistência mecânica da borracha

Deformações residuais (por tração ou por compressão):

Segundo Caetano (2014, [1]), esta característica na borracha depende de sua composição e seu estado de vulcanização. A determinação da deformação permanente em compressão pode fazer-se por dois métodos: a deformação constante e a força constante.

A determinação da deformação permanente a deformação constante, é feita à temperatura determinada, com corpos de prova cilíndricos e com a utilização de anéis ou barras espaçadoras, que limitam o valor da compressão. A imagem explica facilmente o método utilizado. 

Figura 6 – Ilustração de equipamento utilizado para determinar deformações residuais.

[pic 1]

origem: Caetano, 2014

Segundo o autor, o equipamento é levado a uma estufa onde permanece a uma temperatura constante durante um certo intervalo de tempo. Cada norma possui um valor de temperatura e tempo.

Ao final do ensaio, são removidos do dispositivo e permanecem em descanso e recuperação durante 30 minutos. Ao fim deste tempo, é medida a sua espessura e calculada a deformação permanente:

Então, Caetano (2014,[1]) afirma:

Deformação permanente em compressão, % = (eo – ef) x 100 / (eo – en)

eo = espessura inicial do corpo de prova, mm;
ef = espessura final do corpo de prova, mm;
en = espessura das barras espaçadoras, mm.

Ainda, segundo o autor, a determinação da deformação permanente em compressão a força constante e a temperatura constante é feito com corpos de prova de configuração cilíndrica, com as dimensões alternativas de 29 mm de diâmetro e 12,9 mm de altura ou 13 mm de diâmetro e 6,0 mm de altura.

Uma força de compressão constante, de 1,8 kN é aplicada ao corpo de prova, durante o período de tempo e temperatura especificados pela norma. O equipamento que exerce essa função segue na imagem abaixo.

Figura 9 – Representação esquemática de um ensaio de deformação permanente.

[pic 2]

origem: Caetano, 2014

Segundo o autor, o equipamento é introduzido numa estufa, a qual deve encontrar-se à temperatura constante para o ensaio, durante o período de tempo previsto na norma a ser seguida. A deformação permanente é calculada pela diminuição de espessura, em percentagem da espessura original do corpo de prova, depois deste ter descansado durante 30 minutos.

Ao fim deste tempo, é medida a sua espessura e calculada a deformação permanente.

Caetano (2014,[1]) alega:

Deformação permanente em compressão, % = (eo – ef) x 100 / eo

eo = espessura inicial do corpo de prova, mm;
ef = espessura final do corpo de prova, mm;

Para Caetano (2014,[1]), a deformação residual em compressão é talvez das características técnicas exigidas com maior frequência. O seu valor depende do polímero base, da constituição do composto e do estado de vulcanização.

Segundo Caetano (2014,[2]), a deformação permanente em tração é uma característica menos solicitada, porém, não deixa de ser importante nas aplicações em que a borracha é submetida à tração. Para a determinação desta característica é necessário um dispositivo que permite fixar os corpos de prova e exercer a tração. As dimensões dos corpos de prova variam de acordo com cada norma. Um exemplo de dispositivo capaz de exercer este teste segue na imagem abaixo:

Figura 10 – Representação de um ensaio de deformação em tração.  

[pic 3]

origem: Caetano, 2014.

Nos corpos de prova, são feitos traços de referência com distância de 25 mm entre eles, e depois aplica-se uma tração com o dispositivo mostrado anteriormente.

Todo o equipamento é introduzido em uma estufa, assim como os ensaios anteriores, a qual estará em uma temperatura constante, durante o período de tempo previsto na norma. Ao final do ensaio, os corpos de prova são libertados e permanecem em recuperação durante 30 minutos.

Ainda, segundo Caetano (2014,[2]) ao fim deste tempo, é medida a distância a que se encontram os traços de referência e calcula-se a deformação permanente:

Deformação permanente em tração, % = (df – 25) x 100 / 25

di = distância inicial entre os traços de referência = 25 mm
df = distância final entre os traços de referência.

Resistência à fadiga por flexão:

Segundo Caetano (2014,[3]), o teste de fadiga é feito várias máquinas, a mais conhecida que se chama De Mattia. Segue abaixo a imagem deste aparelho.

Figura 11 – Maquina De Mattia.  

[pic 4]

origem: Caetano, 2014

Segundo o autor, a frequência de flexão varia entre 60 e 300 flexões por minuto com amplitudes entre 0 e 60 mm. O número de corpos de prova em cada teste também é variável, pois, dependem de cada máquina. Em geral, é determinado a quantidade de ciclos até aparecer a primeira fissura e/ou até a destruição do corpo de prova.

Ainda de acordo com o autor, o flexómetro à compressão utiliza corpos de prova cilíndricos, com 17,8 mm de diâmetro e 25 mm de altura. A força de compressão é de 1 ou 2 MPa. A elevação da temperatura é medida na base do corpo de prova, e resistência à fadiga é expressa pelo número de ciclos necessários para a destruição do corpo de prova. Segue abaixo a imagem da máquina que executa este teste.

Figura 12 – Flexómetro Goodrich .

[pic 5]

origem: Caetano, 2014

No ensaio no flexómetro rotativo, ainda segundo Caetano(2014,[3]), o corpo de prova tem o formato de um cilindro, onde, o diâmetro e sua altura são iguais. A máquina utiliza dois partos, onde apenas um deles gira e tem movimentos axiais, para produzir as tensões de corte. A frequência de rotação da maquina é de 14,6 ou 30 Hz. É medida a elevação de temperatura após 20 minutos de testes ou a temperatura de equilíbrio. Devem ser selecionadas condições de teste para que a falha do corpo de prova ocorra dentro de um intervalo de 30 minutos. A falha é indicada por variação da força transversal ou por deslocamentos transversais. Segue abaixo a imagem deste aparelho.