WAI está realizando  los ensayos necesarios para caracterizar las cualidades mecánicas de los distintos sistemas materiales producidos, en colaboración con la Universidad de Castilla la Mancha (UCLM) España - Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (ETSII). Los siguientes ensayos forman parte de las pruebas para definir las características finales de las especificaciones de producto que WAI lanzará al mercado.


ENSAYOS DE FLEXIÓN

Ensayos probeta prismática composición 70-30 (medidas: 300 x 30 x h70-30 mm, h variable y medido en cada probeta)

Flexión por tres puntos

Radio apoyos inferiores R1 = 5 mm

Radio apoyo superior R2 = 5 mm

Distancia entre apoyos L = 200 mm

Anchura de la probeta b = 30 mm

Control: por desplazamiento

Velocidad: 5 mm/min 



              Figura 4. Ensayo de flexión por tres puntos, probeta prismática (300 x 30 x h mm).


Figura 5. Diagrama fuerza-desplazamiento para ensayo de flexión por tres puntos, probetas prismáticas, composición 70-30 (medidas: 300 x 30 x h70-30 mm).

 

Probeta

h [mm]

FMAX (N)

MAX (MPa)

MAX, MEDIO

(MPa)

Desviacióntípica (MPa)

1

8.76

190.42

24.81

 

 

 

 

 

 

22.66

 

 

 

 

 

 

3.24

2

10.87

215.97

18.27

3

8.47

164.78

22.96

4

7.63

108.32

18.60

5

8.40

141.58

20.06

6

12.29

261.07

17.28

7

7.53

144.86

25.54

8

9.53

240.64

26.49

9

11.21

304.77

24.25

10

10.66

247.96

21.82

11

8.61

156.08

21.05

12

8.81

177.53

22.87

13

7.42

150.21

27.28

14

8.80

200.64

25.90

 

Tabla 2. Resultados del ensayo de flexión por tres puntos realizado sobre catorce probetas prismáticas (300 x 30 x h70-30 mm).

Ensayos probeta prismática composición 50-50 (medidas: 300 x 30 x h50-50 mm, h variable y medido en cada probeta)

Flexión por tres puntos

Radio apoyos inferiores R1 = 5 mm

Radio apoyo superior R2 = 5 mm

Distancia entre apoyos L = 200 mm

Anchura de la probeta b = 30 mm

Control: por desplazamiento

Velocidad: 5 mm/min

 

Probeta

h [mm]

FMAX (N)

MAX (MPa)

MAX, MEDIO

(MPa)

Desviacióntípica (MPa)

1

8.46

93.21

13.02

 

 

 

 

 

21.27

 

 

 

 

 

3.89

2

9.94

157.36

15.92

3

8.89

164.72

20.84

4

11.29

302.43

23.72

5

8.61

181.85

24.53

6

8.62

161.99

21.80

7

9.55

200.70

22.00

8

9.59

208.98

22.72

9

9.00

190.91

23.57

10

9.85

256.54

26.44

11

8.61

144.05

19.43

Tabla 3. Resultados del ensayo de flexión para once probetas prismáticas (300 x 30 x h50-50 mm).

Figura 7. Diagrama fuerza-desplazamiento para ensayo de flexión por tres puntos, probetas prismáticas, composición 50-50 (medidas: 300 x 30 x h50-50 mm).


ENSAYOS DE TRACCIÓN

Los ensayos se realizan hasta deslizamiento de las cogidas. No se obtiene, por tanto, la resistencia a tracción mediante este ensayo. Dicha resistencia se estimó mediante el ensayo a flexión por tres puntos.

El rango de deformación para la estimación del módulo elástico es de 5·10-4 a 25·10-4 como indica la normativa para este tipo de ensayos.

Probeta cilíndrica 70-30 (300 x d70-30 mm)

Longitud entre cogidas  = 220 mm

Control: por desplazamiento

Velocidad: 2 mm/min

 

 

Probeta

d [mm]

E (GPa)

EMEDIO (GPa)

Desviacióntípica (GPa)

1

23.33

0.889

 

 

 

1.004

 

 

 

0.075

2

23.78

1.035

3

22.76

1.139

4

22.85

1.019

5

23.55

0.926

6

23.18

1.023

7

22.05

0.996

  


Probeta cilíndrica 50-50 (300 x d50-50 mm)

Longitud entre cogidas = 220 mm

Control: por desplazamiento

Velocidad: 2 mm/min

 

 

Probeta

d [mm]

E (GPa)

EMEDIO (GPa)

Desviacióntípica (GPa)

1

23.31

1.133

 

 

 

1.305

 

 

 

0.101

2

22.63

1.403

3

23.55

1.385

4

23.02

1.425

5

22.96

1.278

6

23.59

1.284

7

23.52

1.245

 













ENSAYOS DE COMPRESIÓN

Los ensayos se realizan hasta la rotura producida por la combinación de esfuerzos de compresión no-centrada que da lugar a esfuerzos de flexión. No se obtiene, por tanto, la resistencia a compresión mediante este ensayo que, sin embargo, es útil para determinar el módulo elástico a compresión que, en principio, podría ser distinto del de tracción, aunque se verá en los resultados, que la variación es del orden del 10%.

El rango de deformación para la estimación del módulo elástico es de 5·10-4 a 25·10-4 como indica la normativa para este tipo de ensayos.

Probeta cilíndrica 70-30 (300 x d70-30 mm)

Longitud entre cogidas = 220 mm

Control: por desplazamiento

Velocidad: 2 mm/min

 

Probeta

d [mm]

E (GPa)

EMEDIO (GPa)

Desviacióntípica (GPa)

1

22.98

0.930

 

 

0.936

 

 

0.060

2

22.75

0.892

3

23.26

0.878

4

23.55

0.952

5

22.40

0.904

6

22.34

1.061

 

 

Probeta cilíndrica 50-50 (300 x d50-50 mm)

Longitud entre cogidas = 220 mm

Control: por desplazamiento

Velocidad: 2 mm/min

 

Probeta

d [mm]

E (GPa)

EMEDIO (GPa)

Desviacióntípica (GPa)

1

23.15

1.154

 

 

1.158

 

 

0.160

2

23.60

1.166

3

23.64

1.012

4

22.85

1.185

5

21.32

1.467

6

23.42

0.966

 






 


ENSAYOS DE COMPRESIÓN II

Ensayos probeta cilíndrica composición 70-30 (medidas: longitud 25.4 mm y diámetro 12.7 mm)

Control: por desplazamiento

Velocidad: 1.3 mm/min


Figura 1. Ensayo de probetas cilíndricas de material de composición 70-30.

Figura 2. Diagrama fuerza-desplazamiento para ensayo de compresión a probetas cilíndricas de composición 70-30.

Figura 2. Diagrama tensión-deformación para ensayo de compresión a probetas cilíndricas de composición 70-30.

Figura 4. Detalle del diagrama tensión-deformación en la zona elástica.

Probeta

E (MPa)

EMEDIO (MPa)

Desviación típica (MPa)

1

237.5

280.5

110.9

2

458.3

3

153.9

4

464.4

5

214.3

6

272.9

7

299.3

8

525.9

9

319.3

10

224.1

11

174.7

12

245.3

13

213.9

14

167.6

15

236.8

 

Tabla 1. Resultados del ensayo de compresión realizado sobre probetas cilíndricas de composición 70-30.

Ensayos probeta cilíndrica composición 50-50 (medidas: longitud 25.4 mm y diámetro 12.7 mm)

Control: por desplazamiento

Velocidad: 1.3 mm/min

Figura 5. Ensayo de una probeta cilíndrica de material con composición 50-50.

Figura 6. Diagrama fuerza-desplazamiento para ensayo de  compresión a probetas cilíndricas de composición 50-50.

Figura 7. Diagrama tensión-deformación para ensayo de compresión a probetas cilíndricas de composición 50-50.

Probeta

E (MPa)

EMEDIO (MPa)

Desviación típica (MPa)

1

45.21

117,68

 

57,48

 

2

40.57

3

240.63

4

122.54

5

29.36

6

151.3

7

115.21

8

71.35

9

129.94

10

192.63

11

84.44

12

142.07

13

168.03

14

148.60

15

83.31

 

Tabla 2. Resultados del ensayo de compresión realizado sobre probetas cilíndricas de composición 50-50.

 

OBSERVACIONES

Las composiciones ensayadas exhiben el comportamiento a compresión típico de materiales con plasticidad en los que no es posible definir la rotura por compresión de manera precisa. De hecho, como indican las normas aplicadas, los ensayos se han interrumpido cuando la deformación se ha considerado excesiva aun cuando las probetas admitían cargas crecientes. En el caso de la composición 50-50 se observa la cizalla a 45º que indica que la tensiones tangenciales son limitantes en este caso. La determinación del módulo elástico a compresión utiliza la zona recta del diagrama tensión-deformación, evitando la zona cóncava de asentamiento y la convexa de plastificación.