Resistência mecânica da borracha

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Ainda, segundo Caetano (2014,[2]) ao fim deste tempo, é medida a distância a que se encontram os traços de referência e calcula-se a deformação permanente:

Deformação permanente em tração, % = (df – 25) x 100 / 25

di = distância inicial entre os traços de referência = 25 mm

df = distância final entre os traços de referência.

Resistência à fadiga por flexão:

Segundo Caetano (2014,[3]), o teste de fadiga é feito várias máquinas, a mais conhecida que se chama De Mattia. Segue abaixo a imagem deste aparelho.

Figura 11 – Maquina De Mattia.

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origem: Caetano, 2014

Segundo o autor, a frequência de flexão varia entre 60 e 300 flexões por minuto com amplitudes entre 0 e 60 mm. O número de corpos de prova em cada teste também é variável, pois, dependem de cada máquina. Em geral, é determinado a quantidade de ciclos até aparecer a primeira fissura e/ou até a destruição do corpo de prova.

Ainda de acordo com o autor, o flexómetro à compressão utiliza corpos de prova cilíndricos, com 17,8 mm de diâmetro e 25 mm de altura. A força de compressão é de 1 ou 2 MPa. A elevação da temperatura é medida na base do corpo de prova, e resistência à fadiga é expressa pelo número de ciclos necessários para a destruição do corpo de prova. Segue abaixo a imagem da máquina que executa este teste.

Figura 12 – Flexómetro Goodrich .

[pic 5]

origem: Caetano, 2014

No ensaio no flexómetro rotativo, ainda segundo Caetano(2014,[3]), o corpo de prova tem o formato de um cilindro, onde, o diâmetro e sua altura são iguais. A máquina utiliza dois partos, onde apenas um deles gira e tem movimentos axiais, para produzir as tensões de corte. A frequência de rotação da maquina é de 14,6 ou 30 Hz. É medida a elevação de temperatura após 20 minutos de testes ou a temperatura de equilíbrio. Devem ser selecionadas condições de teste para que a falha do corpo de prova ocorra dentro de um intervalo de 30 minutos. A falha é indicada por variação da força transversal ou por deslocamentos transversais. Segue abaixo a imagem deste aparelho.

Figura 13 –flexómetro rotativo.

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origem: Caetano, 2014.

Um outro tipo de flexómetro, de acordo com o autor, determina a resistência da borracha vulcanizada em relação ao aparecimento de fissuras, quando submetida à dobragens repetidas. É conhecido como flexometro de Ross. Segue abaixo sua imagem.

Figura 14 –flexómetro de Ross.

[pic 7]

origem: Caetano, 2014

Propriedades dinâmicas:

De acordo com Caetano(2014,[4]), toda borracha tem um comportamento viscoelástico, ou seja, a resposta a uma tensão não tem uma resposta imediata em temos de deformação. Este fenômeno está na origem das perdas por histerese.

Ainda de acordo com o autor,

“quando a borracha está sujeita a uma tensão de natureza dinâmica, esta pode decompor-se em duas componentes: uma componente elástica, que está em fase com a deformação e uma componente viscosa que está desfasada de um ângulo δ, chamado ângulo de perda.”(Caetano, 2014)

Por isso, a tensão aplicada é também chamada tensão composta. A seguir é mostrada uma representação da variação, no tempo, de tensões e deformações.

Figura 15 – Componentes da tensão.

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origem: Caetano, 2014

O autor afirma que pode demonstrar-se que tangente d é igual ao cociente da componente viscosa de tensão pela componente elástica:

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e também:

[pic 10]

Sendo:

E – Módulo de elasticidade composto;

E’ – Módulo de elasticidade, componente elástica;

E” – Módulo de elasticidade, componente viscosa;

G – Módulo ao corte composto;

G’ – Módulo ao corte, componente elástica;

G” – Módulo ao corte, componente viscosa.

Para Caetano (2014,[4]), existem vários tipos de máquinas capazes de realizar este teste. Uma delas é o Oscilógrafo de Yerzley, onde o corpo de prova é submetido a uma tensão inicial, de compressão ou de corte, que provoca uma série de ciclos de amortecimento devidos à histerese. O esquema desta máquina segue abaixo.

Figura 16 –Oscilógrafo de Yerzley.

[pic 11]

origem: Caetano, 2014

Relaxamento de tensões e Fluência:

De acordo com Caetano (2014,[5]), o relaxamento de tensões e a fluência são características importantes, as quais se manifestam quando o material está sendo utilizado ou quando estes se encontram sob tensão (compressão ou tração).

O autor diz que há relaxamento quando uma borracha que esta sob uma tensão aplicada e sujeita a uma deformação constante, diminui com o tempo. O relaxamento de tensão exprime-se em porcentagem, ao fim de um determinado período de tempo:

[pic 12]

onde σi é a tensão inicial e σt é a tensão ao fim do período de tempo t.

Está representado a seguir, um esquema de como ocorre este fenômeno.

Figura 17 –Relaxamento de tensão.

[pic 13]

origem: Caetano, 2014

O autor também diz que há fluência quando uma borracha submetida a uma tensão