Ensayo de indentación instrumentado

La dureza de indentación _HIT es una medida de la resistencia del material a la deformación permanente (= plástica). Se determina mediante la formación de tangentes a partir de la curva de descarga y se aplica a la carga máxima de ensayo _Fmax. La dureza de indentación _HIT puede convertirse en dureza _VickersHV, pero esta conversión debe indicarse claramente.

A diferencia de la dureza de indentación _HIT, la dureza _MartensHM proporciona información no sólo sobre las propiedades plásticas, sino también sobre las elásticas del material. La dureza Martens se calcula a partir del curso de la profundidad de la indentación durante la carga.

El módulo de indentación _EIT es un valor de elasticidad y el parámetro más importante para todas las aplicaciones con materiales elásticos. El módulo _EIT se calcula a partir de la curva de descarga de la indentación. En muchos casos, los valores _EIT son comparables al módulo de elasticidad clásico, pero no deben equipararse a él.

El comportamiento de deformación _CIT describe la variación posterior del material bajo una fuerza constante. Para determinar este valor, se presiona el penetrador en la muestra con la misma fuerza durante un periodo de tiempo más largo (de minutos a horas). Los polímeros y otros materiales con tendencia a la deformación ceden continuamente y la profundidad de la indentación aumenta.

El módulo de almacenamiento y el módulo de pérdidas (E' y E'') describen el comportamiento del material bajo la acción de fuerzas oscilantes (modo dinámico). El módulo de almacenamiento representa el componente elástico. Es proporcional a la parte de la energía de deformación que se almacena en el material y que puede recuperarse del mismo tras la descarga. El módulo de pérdida, por su parte, representa el componente viscoso. Corresponde a la fracción de pérdida de la energía que se convierte en calor durante la compresión.

En el método de procedimiento de rigidez mejorada, o método ESP para abreviar, el indentador se carga gradualmente y se descarga (parcialmente) de nuevo. Esto sucede con una fuerza creciente hasta que se alcanza la fuerza máxima definida. Esto permite una rápida determinación, en función de la fuerza y la profundidad, de parámetros como el módulo de indentación elástica_(EIT), la dureza de indentación_(HIT) o la dureza Vickers (HV) en un mismo punto de la probeta.

Este método ESP es especialmente interesante para el ensayo de películas finas. La medición en función de la profundidad permite determinar los parámetros del recubrimiento con fuerzas muy bajas sin la influencia del sustrato. Al aumentar la fuerza, puede analizarse la transición del recubrimiento al material de base.

El modo de medición dinámico se basa en el análisis mecánico dinámico (DMA). Mientras que el DMA se centra en el ensayo de materiales sólidos, nuestro modo dinámico también permite caracterizar materiales de dimensiones mucho más reducidas, como recubrimientos como las pinturas de autos.

Para ello, se presiona un indentador en la superficie con una fuerza que aumenta y disminuye sinusoidalmente, con una amplitud de sólo unos nanómetros. De este modo pueden determinarse propiedades como el módulo elástico, el módulo de almacenamiento y el módulo de pérdida.

Sólo utilizamos penetradores de diamante natural porque son especialmente resistentes. No obstante, se desgastan después de muchas mediciones. Las puntas se redondean y pierden su forma claramente definida. Hasta cierto punto, este efecto puede compensarse midiendo sobre material de referencia, por ejemplo, vidrio de borosilicato. Si el desgaste es mayor, debe sustituirse el penetrador.

La temperatura desempeña un papel importante en la medición de la dureza y la elasticidad. Muchos materiales, especialmente los polímeros blandos, cambian sus propiedades incluso con fluctuaciones de temperatura relativamente pequeñas. Por eso es necesario definir la temperatura ambiente durante la medición.

Además, la propia tecnología de medición reacciona a la temperatura. Especialmente cuando se realizan mediciones durante varias horas, puede producirse calor en el dispositivo. Si varios componentes se dilatan, los resultados pueden ser falsos.

Gracias a la construcción con una placa de piedra dura natural, nuestros aparatos son muy estables en cuanto a forma y temperatura. Esto significa que es posible realizar mediciones independientes de la temperatura incluso durante varias horas.

La causa más común de errores de medición son las vibraciones. Con cargas de ensayo bajas, incluso los pequeños movimientos de aire de los sistemas de aire acondicionado o las vibraciones del suelo causadas por las pisadas pueden dar resultados falsos.

Para mediciones sensibles, recomendamos elegir un lugar con pocas vibraciones (como un sótano) y utilizar cajas de medición cerradas con mesas amortiguadoras. Ofrecemos soluciones personalizadas para este fin.

Con superficies rugosas, el indentador no siempre tiene la misma superficie de contacto con la pieza de ensayo. Por lo tanto, los resultados suelen ser poco reproducibles. Si es posible, es importante pulir las superficies rugosas antes de medir, o realizar varias mediciones comparativas.