{"id":7091,"date":"2019-11-01T14:36:23","date_gmt":"2019-11-01T14:36:23","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=7091"},"modified":"2023-11-13T23:29:53","modified_gmt":"2023-11-13T23:29:53","slug":"medicion-de-la-relajacion-de-tensiones-mediante-nanoindentacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/es\/stress-relaxation-measurement-using-nanoindentation\/","title":{"rendered":"Medici\u00f3n de la relajaci\u00f3n de tensiones mediante nanoindentaci\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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INTRODUCCI\u00d3N<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Los materiales viscoel\u00e1sticos se caracterizan por tener propiedades tanto viscosas como el\u00e1sticas. Estos materiales est\u00e1n sujetos a una disminuci\u00f3n de la tensi\u00f3n dependiente del tiempo (relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n) bajo una deformaci\u00f3n constante, lo que conduce a una p\u00e9rdida significativa de la fuerza de contacto inicial. La relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n depende del tipo de material, la textura, la temperatura, la tensi\u00f3n inicial y el tiempo. Comprender la relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n es fundamental para seleccionar los materiales \u00f3ptimos que tengan la resistencia y la flexibilidad (relajaci\u00f3n) necesarias para aplicaciones espec\u00edficas.<\/p>\n

Importancia de la medici\u00f3n de la relajaci\u00f3n de tensiones<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

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Seg\u00fan la norma ASTM E328i, \u201cM\u00e9todos de prueba est\u00e1ndar para la relajaci\u00f3n de tensiones en materiales y estructuras\u201d, inicialmente se aplica una fuerza externa sobre un material o estructura con un penetrador hasta que alcanza una fuerza m\u00e1xima predeterminada. Una vez alcanzada la fuerza m\u00e1xima, la posici\u00f3n del penetrador se mantiene constante a esta profundidad. A continuaci\u00f3n, se mide el cambio en la fuerza externa necesaria para mantener la posici\u00f3n del penetrador en funci\u00f3n del tiempo. La dificultad de los ensayos de relajaci\u00f3n de tensiones radica en mantener constante la profundidad. El ensayador mec\u00e1nico Nanovea nanoindentaci\u00f3n<\/a> El m\u00f3dulo mide con precisi\u00f3n la relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n aplicando un control de bucle cerrado (retroalimentaci\u00f3n) de la profundidad con un actuador piezoel\u00e9ctrico. El actuador reacciona en tiempo real para mantener la profundidad constante, mientras que el cambio en la carga se mide y registra mediante un sensor de carga de alta sensibilidad. Esta prueba se puede realizar en pr\u00e1cticamente todo tipo de materiales sin necesidad de requisitos estrictos en cuanto a las dimensiones de la muestra. Adem\u00e1s, se pueden realizar m\u00faltiples pruebas en una sola muestra plana para garantizar la repetibilidad de la prueba.<\/p>\n

OBJETIVO DE MEDICI\u00d3N<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

En esta aplicaci\u00f3n, el m\u00f3dulo de nanoindentaci\u00f3n del Nanovea Mechanical Tester mide el comportamiento de relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n de una muestra de acr\u00edlico y cobre. Demostramos que el Nanovea Comprobador mec\u00e1nico<\/a> Es una herramienta ideal para evaluar el comportamiento viscoel\u00e1stico dependiente del tiempo de los materiales polim\u00e9ricos y met\u00e1licos.<\/p>\n

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CONDICIONES DE ENSAYO<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

La relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n de una muestra de acr\u00edlico y otra de cobre se midi\u00f3 con el m\u00f3dulo de nanoindentaci\u00f3n del Nanovea Mechanical Tester. Se aplicaron diferentes velocidades de carga de indentaci\u00f3n, que oscilaron entre 1 y 10 \u00b5m\/min. La relajaci\u00f3n se midi\u00f3 a una profundidad fija una vez que se alcanz\u00f3 la carga m\u00e1xima objetivo. Se implement\u00f3 un periodo de mantenimiento de 100 segundos a una profundidad fija y se registr\u00f3 el cambio en la carga a medida que transcurr\u00eda el tiempo de mantenimiento. Todas las pruebas se realizaron en condiciones ambientales (temperatura ambiente de 23 \u00b0C) y los par\u00e1metros de la prueba de indentaci\u00f3n se resumen en la Tabla 1.<\/p>\n

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RESULTADOS Y DISCUSI\u00d3N<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Figura 2<\/strong> muestra la evoluci\u00f3n del desplazamiento y la carga en funci\u00f3n del tiempo durante la medici\u00f3n de la relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n de una muestra acr\u00edlica y una velocidad de carga de indentaci\u00f3n de 3 \u00b5m\/min como ejemplo. La totalidad de esta prueba se puede dividir en tres etapas: carga, relajaci\u00f3n y descarga. Durante la etapa de carga, la profundidad aument\u00f3 linealmente a medida que la carga aumentaba progresivamente. La etapa de relajaci\u00f3n se inici\u00f3 una vez que se alcanz\u00f3 la carga m\u00e1xima. Durante esta etapa, se mantuvo una profundidad constante durante 100 segundos utilizando la funci\u00f3n de control de profundidad de bucle cerrado del instrumento y se observ\u00f3 que la carga disminuy\u00f3 con el tiempo. La prueba completa concluy\u00f3 con una etapa de descarga para retirar el indentador de la muestra acr\u00edlica.<\/p>\n

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Se realizaron pruebas de indentaci\u00f3n adicionales utilizando las mismas velocidades de carga del indentador, pero excluyendo el periodo de relajaci\u00f3n (fluencia). A partir de estas pruebas se obtuvieron gr\u00e1ficos de carga frente a desplazamiento, que se combinaron en los gr\u00e1ficos de la figura 3 para las muestras de acr\u00edlico y cobre. A medida que la velocidad de carga del penetrador disminuy\u00f3 de 10 a 1 \u00b5m\/min, la curva de carga-desplazamiento se desplaz\u00f3 progresivamente hacia profundidades de penetraci\u00f3n m\u00e1s altas tanto para el acr\u00edlico como para el cobre. Este aumento de la deformaci\u00f3n en funci\u00f3n del tiempo se debe al efecto de fluencia viscoel\u00e1stica de los materiales. Una velocidad de carga m\u00e1s baja permite que un material viscoel\u00e1stico tenga m\u00e1s tiempo para reaccionar a la tensi\u00f3n externa a la que se ve sometido y deformarse en consecuencia.<\/p>\n

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La evoluci\u00f3n de la carga a una deformaci\u00f3n constante utilizando diferentes velocidades de carga de indentaci\u00f3n se representa en la figura 4 para ambos materiales probados. La carga disminuy\u00f3 a un ritmo mayor en las primeras etapas de la fase de relajaci\u00f3n (per\u00edodo de mantenimiento de 100 segundos) de las pruebas y se ralentiz\u00f3 una vez que el tiempo de mantenimiento alcanz\u00f3 los ~50 segundos. Los materiales viscoel\u00e1sticos, como los pol\u00edmeros y los metales, presentan una mayor tasa de p\u00e9rdida de carga cuando se someten a velocidades de carga de indentaci\u00f3n m\u00e1s altas. La tasa de p\u00e9rdida de carga durante la relajaci\u00f3n aument\u00f3 de 51,5 a 103,2 mN para el acr\u00edlico, y de 15,0 a 27,4 mN para el cobre, respectivamente, a medida que la velocidad de carga de indentaci\u00f3n aumentaba de 1 a 10 \u00b5m\/min, como se resume en Figura 5<\/strong>.<\/p>\n

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Como se menciona en la norma ASTM E328ii, el principal problema que se presenta en los ensayos de relajaci\u00f3n de tensiones es la incapacidad del instrumento para mantener una deformaci\u00f3n\/profundidad constante. El ensayador mec\u00e1nico Nanovea proporciona mediciones de relajaci\u00f3n de tensi\u00f3n excelentes y precisas gracias a su capacidad para aplicar un control de bucle cerrado de retroalimentaci\u00f3n de la profundidad entre el actuador piezoel\u00e9ctrico de acci\u00f3n r\u00e1pida y el sensor de profundidad del condensador independiente. Durante la fase de relajaci\u00f3n, el actuador piezoel\u00e9ctrico ajusta el indentador para mantener su restricci\u00f3n de profundidad constante en tiempo real, mientras que el cambio en la carga se mide y registra mediante un sensor de carga independiente de alta precisi\u00f3n.<\/p>\n

CONCLUSI\u00d3N<\/i><\/u><\/strong><\/p>\n

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Se midi\u00f3 la relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n de una muestra de acr\u00edlico y otra de cobre utilizando el m\u00f3dulo de nanoindentaci\u00f3n del probador mec\u00e1nico Nanovea a diferentes velocidades de carga. Se alcanza una mayor profundidad m\u00e1xima cuando las indentaciones se realizan a velocidades de carga m\u00e1s bajas debido al efecto de fluencia del material durante la carga. Tanto la muestra de acr\u00edlico como la de cobre muestran un comportamiento de relajaci\u00f3n de la tensi\u00f3n cuando se mantiene constante la posici\u00f3n del indentador a una carga m\u00e1xima objetivo. Se observaron cambios mayores en la p\u00e9rdida de carga durante la etapa de relajaci\u00f3n en las pruebas con velocidades de carga de indentaci\u00f3n m\u00e1s altas.<\/p>\n

La prueba de relajaci\u00f3n de tensiones realizada por el Nanovea Mechanical Tester demuestra la capacidad del instrumento para cuantificar y medir de forma fiable el comportamiento viscoel\u00e1stico dependiente del tiempo de los materiales polim\u00e9ricos y met\u00e1licos. Cuenta con unos m\u00f3dulos Nano y Micro multifunci\u00f3n sin igual en una \u00fanica plataforma. Los m\u00f3dulos de control de humedad y temperatura se pueden combinar con estos instrumentos para realizar pruebas ambientales aplicables a una amplia gama de industrias. Tanto el m\u00f3dulo Nano como el Micro incluyen modos de prueba de rayado, dureza y desgaste, lo que proporciona la gama m\u00e1s amplia y f\u00e1cil de usar de capacidades de prueba mec\u00e1nica disponible en un solo sistema.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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AHORA, HABLEMOS DE SU SOLICITUD<\/b><\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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