{"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":"stress-relaxation-measurement-usando-nanoindentacao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/pt\/stress-relaxation-measurement-using-nanoindentation\/","title":{"rendered":"Medi\u00e7\u00e3o de Relaxamento de Tens\u00e3o usando Nanoindenta\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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INTRODU\u00c7\u00c3O<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Os materiais viscoel\u00e1sticos s\u00e3o caracterizados por possu\u00edrem propriedades tanto viscosas quanto el\u00e1sticas. Estes materiais est\u00e3o sujeitos a uma diminui\u00e7\u00e3o da tens\u00e3o dependente do tempo (stress 'relaxation') sob tens\u00e3o constante, levando a uma perda significativa da for\u00e7a de contato inicial. O relaxamento de tens\u00e3o depende do tipo de material, da textura, da temperatura, da tens\u00e3o inicial e do tempo. A compreens\u00e3o do relaxamento de tens\u00e3o \u00e9 fundamental na sele\u00e7\u00e3o de materiais ideais que tenham a for\u00e7a e a flexibilidade (relaxamento) necess\u00e1rias para aplica\u00e7\u00f5es espec\u00edficas.<\/p>\n

Import\u00e2ncia da Medi\u00e7\u00e3o do Relaxamento de Estresse<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

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De acordo com a norma ASTM E328i, \"Standard Test Methods for Stress Relaxation for Materials and Structures\" (M\u00e9todos de teste padr\u00e3o para relaxamento de tens\u00e3o em materiais e estruturas), uma for\u00e7a externa \u00e9 aplicada inicialmente em um material ou estrutura com um indentador at\u00e9 atingir uma for\u00e7a m\u00e1xima predeterminada. Quando a for\u00e7a m\u00e1xima \u00e9 atingida, a posi\u00e7\u00e3o do indentador \u00e9 mantida constante nessa profundidade. Em seguida, a altera\u00e7\u00e3o na for\u00e7a externa necess\u00e1ria para manter a posi\u00e7\u00e3o do indentador \u00e9 medida em fun\u00e7\u00e3o do tempo. A dificuldade no teste de relaxamento de tens\u00e3o \u00e9 manter a profundidade constante. O testador mec\u00e2nico da Nanovea nanoindenta\u00e7\u00e3o<\/a> O m\u00f3dulo mede com precis\u00e3o o relaxamento da tens\u00e3o aplicando um controle de loop fechado (feedback) da profundidade com um atuador piezoel\u00e9trico. O atuador reage em tempo real para manter a profundidade constante, enquanto a altera\u00e7\u00e3o na carga \u00e9 medida e registrada por um sensor de carga altamente sens\u00edvel. Esse teste pode ser realizado em praticamente todos os tipos de materiais sem a necessidade de requisitos rigorosos de dimens\u00e3o da amostra. Al\u00e9m disso, v\u00e1rios testes podem ser realizados em uma \u00fanica amostra plana para garantir a repetibilidade do teste<\/p>\n

OBJETIVO DA MEDI\u00c7\u00c3O<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Nesta aplica\u00e7\u00e3o, o m\u00f3dulo de nanoindenta\u00e7\u00e3o do Nanovea Mechanical Tester mede o comportamento de relaxamento de tens\u00e3o de uma amostra de acr\u00edlico e cobre. Mostramos que a Nanovea Testador Mec\u00e2nico<\/a> \u00e9 uma ferramenta ideal para avaliar o comportamento viscoel\u00e1stico dependente do tempo de materiais polim\u00e9ricos e met\u00e1licos.<\/p>\n

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CONDI\u00c7\u00d5ES DE TESTE<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

O relaxamento de tens\u00e3o de uma amostra de acr\u00edlico e cobre foi medido pelo m\u00f3dulo de nanoindenta\u00e7\u00e3o do Nanovea Mechanical Tester. Diferentes taxas de carga de indenta\u00e7\u00e3o foram aplicadas variando de 1 a 10 \u00b5m\/min. O relaxamento foi medido a uma profundidade fixa, uma vez atingida a carga m\u00e1xima desejada. Um per\u00edodo de reten\u00e7\u00e3o de 100 segundos foi implementado a uma profundidade fixa e a mudan\u00e7a na carga foi registrada conforme o tempo de reten\u00e7\u00e3o transcorrido. Todos os testes foram realizados em condi\u00e7\u00f5es ambientais (temperatura ambiente de 23 \u00b0C) e os par\u00e2metros do teste de indenta\u00e7\u00e3o est\u00e3o resumidos na Tabela 1.<\/p>\n

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RESULTADOS E DISCUSS\u00c3O<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Figura 2<\/strong> mostra a evolu\u00e7\u00e3o do deslocamento e da carga em fun\u00e7\u00e3o do tempo durante a medi\u00e7\u00e3o do relaxamento de tens\u00e3o de uma amostra de acr\u00edlico e uma taxa de carga de indenta\u00e7\u00e3o de 3 \u00b5m\/min, como exemplo. A totalidade deste teste pode ser decomposta em tr\u00eas etapas: Carregamento, Relaxamento e Descarregamento. Durante a fase de Carregamento, a profundidade aumentou linearmente \u00e0 medida que a carga aumentava progressivamente. O est\u00e1gio de Relaxamento foi iniciado assim que a carga m\u00e1xima foi atingida. Durante este est\u00e1gio, uma profundidade constante foi mantida por 100 segundos usando o recurso de controle de profundidade do circuito fechado de feedback do instrumento e foi observado que a carga diminuiu ao longo do tempo. Todo o teste foi conclu\u00eddo com uma etapa de descarga a fim de remover o indentro da amostra de acr\u00edlico.<\/p>\n

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Testes adicionais de indenta\u00e7\u00e3o foram conduzidos utilizando as mesmas taxas de carga indentada, mas excluindo um per\u00edodo de relaxamento (creep). Os lotes de carga vs. deslocamento foram adquiridos destes testes e foram combinados nos gr\u00e1ficos da Figura 3 para as amostras de acr\u00edlico e cobre. Como a taxa de carga indentada diminuiu de 10 para 1 \u00b5m\/min, a curva de carga-deslocamento se deslocou progressivamente para profundidades de penetra\u00e7\u00e3o mais altas tanto para Acr\u00edlico como para Cobre. Tal aumento de tens\u00e3o dependente do tempo resulta do efeito de flu\u00eancia viscoel\u00e1stica dos materiais. Uma menor taxa de carga permite que um material viscoel\u00e1stico tenha mais tempo para reagir \u00e0 tens\u00e3o externa que experimenta e para deformar de acordo...<\/p>\n

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A evolu\u00e7\u00e3o da carga a uma tens\u00e3o constante usando diferentes taxas de carga de recuo foram plotadas na Figura 4 para ambos os materiais testados. A carga diminuiu a uma taxa maior nos est\u00e1gios iniciais da fase de relaxamento (per\u00edodo de reten\u00e7\u00e3o de 100 segundos) dos testes e diminuiu uma vez que o tempo de reten\u00e7\u00e3o atingiu ~50 segundos. Materiais viscoel\u00e1sticos, tais como pol\u00edmeros e metais, apresentam maior taxa de perda de carga quando s\u00e3o submetidos a taxas de carga de indenta\u00e7\u00e3o mais altas. A taxa de perda de carga durante o relaxamento aumentou de 51,5 para 103,2 mN para Acr\u00edlico, e de 15,0 para 27,4 mN para Cobre, respectivamente, \u00e0 medida que a taxa de carga de indenta\u00e7\u00e3o aumentou de 1 para 10 \u00b5m\/min, conforme resumido em Figura 5<\/strong>.<\/p>\n

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Como mencionado na Norma ASTM E328ii, o principal problema encontrado nos testes de relaxamento de estresse \u00e9 a incapacidade do instrumento de manter uma tens\u00e3o\/profundidade constante. O Testador Mec\u00e2nico Nanovea proporciona excelentes medi\u00e7\u00f5es precisas de relaxamento de tens\u00e3o devido a sua capacidade de aplicar um controle fechado de loop de realimenta\u00e7\u00e3o da profundidade entre o atuador piezoel\u00e9trico de a\u00e7\u00e3o r\u00e1pida e o sensor de profundidade do capacitor independente. Durante o est\u00e1gio de relaxamento, o atuador piezoel\u00e9trico ajusta o indentro para manter sua constante restri\u00e7\u00e3o de profundidade em tempo real enquanto a mudan\u00e7a de carga \u00e9 medida e registrada por um sensor de carga independente de alta precis\u00e3o.<\/p>\n

CONCLUS\u00c3O<\/i><\/u><\/strong><\/p>\n

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O relaxamento de tens\u00e3o de uma amostra de acr\u00edlico e cobre foi medido usando o m\u00f3dulo de nanoindenta\u00e7\u00e3o do Nanovea Mechanical Tester a diferentes taxas de carga. Uma profundidade m\u00e1xima maior \u00e9 atingida quando as reentr\u00e2ncias s\u00e3o realizadas com taxas de carga menores devido ao efeito de rastejamento do material durante a carga. Tanto o acr\u00edlico quanto a amostra de cobre apresentam comportamento de relaxamento de tens\u00e3o quando a posi\u00e7\u00e3o de indenta\u00e7\u00e3o a uma carga m\u00e1xima alvo \u00e9 mantida constante. Maiores mudan\u00e7as na perda de carga durante a fase de relaxamento foram observadas para os testes com maiores taxas de carga de indenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

O teste de relaxamento de tens\u00e3o produzido pelo Nanovea Mechanical Tester mostra a capacidade dos instrumentos de quantificar e medir de forma confi\u00e1vel o comportamento viscoel\u00e1stico dependente do tempo dos materiais de pol\u00edmeros e metais. Ele possui um Nano e Micro m\u00f3dulos multifuncionais inigual\u00e1veis em uma \u00fanica plataforma. Os m\u00f3dulos de controle de umidade e temperatura podem ser emparelhados com estes instrumentos para capacidades de testes ambientais aplic\u00e1veis a uma ampla gama de ind\u00fastrias. Ambos os m\u00f3dulos Nano e Micro incluem testes de arranh\u00f5es, testes de dureza e modos de testes de desgaste, proporcionando a mais ampla e mais amig\u00e1vel gama de capacidades de testes mec\u00e2nicos dispon\u00edveis em um \u00fanico 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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AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICA\u00c7\u00c3O<\/b><\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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