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Resistência à Fadiga por Flexão
Muitos artefactos de borracha quando em serviço, estão sujeitos a acções repetidas, de maior ou menor frequência. O artefacto pode falhar por fadiga, após ter sido solicitado durante um certo número de ciclos. A avaliação da resistência à fadiga efectua-se em diversos tipos de aparelhos. Um dos mais conhecidos é a máquina De Mattia, que tem o nome do seu inventor (Figura 22) (por cortesia da empresa Gibitre Instruments, Itália).
Fig. 22 – Flexómetro tipo De MattiaCortesia da empresa Gibitre Instruments, Itália
A frequência de flexão é variável, entre 60 e 300 flexões por minuto; a amplitude é variável entre 0 e 60 mm. O número de provetes em cada ensaio é variável, mas certas máquinas podem ensaiar até 20 provetes.
A Figura 23 mostra um provete e um molde de 4 cavidades para a sua preparação. Os provetes têm as dimensões de 6 x 1 x ¼”, e possuem, na parte média de uma das suas faces maiores, um entalhe em meia-lua com 0,094” de raio. É neste entalhe se vão concentrar as tensões da flexão. Neste entalhe pode também ser praticada uma incisão e, neste caso, a finalidade do ensaio é ver como progride o seu crescimento (cut growth) em função do número de ciclos. Em geral, em provetes sem qualquer incisão, é determinado o número de ciclos até aparecer a primeira greta e/ou o número de ciclos até à destruição do provete.
Normas aplicáveis: ISO 132 e ISO 133; ASTM D430 e ASTM D813 (Veja-se Anexo A).
Fig. 23 – Molde para a execução deprovetes para ensaio de fadiga De Mattia.
Cortesia de Gibitre Instruments, Itália.
Quando abordamos a propriedade resiliência dissemos que, em resultado das perdas histeréticas, a borracha armazena energia sob a forma de calor, do qual resulta a elevação da sua temperatura. Num ensaio de flexões repetidas, a temperatura do provete aumenta e será tão mais elevada quanto maior for a histerése da borracha.
O flexómetro à compressão (normas ISO 4666-3; DIN 53533 parte 3 e ASTM D623 – Veja-se Anexo A) utiliza provetes cilíndricos, com 17,8 mm de diâmetro e 25 mm de altura. O prato inferior tem um movimento excêntrico de amplitude ajustável (amplitude dupla de 4,45, 5,71 ou 6,35 mm), com uma frequência de 30 Hz. A tensão de compressão é de 1 ou 2 MPa. A elevação da temperatura é medida na base do provete. A resistência à fadiga é expressa pelo número de ciclos necessários até à destruição do provete.
O flexómetro à compressão mais conhecido é o flexómetro Goodrich, o qual se mostra na Figura 24, por cortesia da empresa DOLI Elektronic, GmbH (Alemanha). No flexómetro Goodrich o provete é submetido a uma tensão de compressão, de corte (em torção), ou combinada.
Figura 24 – Flexómetro Goodrich. Cortesia da empresa DOLI Elektronic, GmbH, Alemanha
No ensaio no flexómetro rotativo (Norma ISO 4666-2 – Veja-se Anexo A), o provete tem a forma de um cilindro, em que o diâmetro é igual à sua altura (20mm Φ x 20mm altura). Este provete actua entre dois pratos paralelos como uma embraiagem. Um dos pratos é fixo e o outro pode fazer deslocamentos axiais, para produzir tensões de compressão, ou deslocamentos transversais, para produzir tensões de corte. A frequência de rotação do conjunto é de 14,6 ou 30 Hz. Os movimentos e forças (axiais e transversais) podem ser medidos, bem como a elevação de temperatura, medida no centro do provete, com o auxílio de um termopar. É medida a elevação de temperatura observada após 20 minutos de ensaio ou a temperatura de equilíbrio (se esta ocorrer). Devem ser seleccionadas condições de teste de modo que a falha do provete ocorra dentro de um período de 30 minutos. A falha é indicada por variação da força transversal ou por deslocamentos transversais. Na Figura 25, mostra-se, por cortesia da empresa DOLI Elektronic, GmbH, Alemanha, um flexómetro rotativo.
Figura 25 – Flexómetro Rotativo. Cortesia da empresa DOLI Elektronik – Regelelektronik, AlemanhaUm outro tipo de flexómetro, determina a resistência da borracha vulcanizada ao crescimento de gretas, quando submetida a dobragens repetidas. É um método muito utilizado na Indústria do Calçado. É o chamado flexómetro Ross, mostrado na Figura 26, por cortesia da empresa Qualitest International Inc., USA. Os ensaios com este equipamento estão em conformidade com a norma ASTM D1052-09 (Veja-se Anexo A).
Figura 26 – Flexómetro Ross.Cortesia da empresa Qualitest International, Inc., USA
