Expansión térmica linealEl coeficiente de expansión térmica lineal especifica el cambio de longitud del material con el incremento o descenso de la temperatura. La razón de expansión tiende a incrementarse con el aumento de temperatura, pero dentro de un cierto rango (más o menos 10ºC) el coeficiente para un dado material puede considerarse constante, a condición que no exista cambio de estado (de policristalino a amorfo) ocurra dentro del intervalo de temperatura. Debido a su estructura química, los plásticos generalmente presentan un coeficiente de expansión térmico lineal mayor que otros materiales. Este es un aspecto a tener en cuenta en el momento del diseño de la pieza, sobre todo en aquellos componentes en los que se requiere unas tolerancias muy ajustadas, están sometidos a fluctuaciones de temperaturas o está en contacto con metales. Sin embargo, el coeficiente de expansión de los plásticos se puede reducir con la adición de fibras de refuerzo. De esta manera, se puede llegar a conseguir valores parecidos al del aluminio. ASTM D696 – Método de prueba estándar para la expansión térmica lineal de los plásticos entre -30 °C y 30 °C con un dilatómetro de sílice vítrea. Este método de ensayo cubre la determinación del coeficiente de dilatación térmica lineal de los materiales de plástico que tienen coeficientes de expansión mayor que 1x10 -6 1°C mediante el uso de un dilatómetro sílice vítrea. A las temperaturas de prueba y bajo las tensiones impuestas, los materiales de plástico deben tener una fluencia insignificante o velocidad de deformación elástica o ambos, en la medida en estas propiedades afectar significativamente la exactitud de las mediciones. Método de ensayo E 228 se utiliza para temperaturas distintas de -30 ° C a 30 ° C. cambios de fase y otros factores. liberación de tensiones. no será posible excluir el efecto de estos factores por completo. Para materiales que tienen muy bajo coeficiente de expansión. la pérdida de plastificante o disolventes. E 691 Práctica para la realización de un estudio entre laboratorios para determinar la precisión de un método de ensayo E 831 Método de prueba para expansión lineal térmica de materiales sólidos por análisis termomecánico. La expansión térmica de un plástico se compone de un componente reversible en el que se superponen los cambios de longitud debido a cambios en el contenido de humedad.Este método de ensayo no debe ser utilizado para mediciones en materiales que tienen un muy bajo coeficiente de expansión (menos de 1x10-6 1°C). se recomiendan técnicas de interferómetro o capacitancia. el método de ensayo se puede esperar para dar sólo una aproximación a la verdadera expansión térmica. el curado. DOCUMENTOS DE REFERENCIA Normas ASTM: D 618 Práctica para el acondicionamiento de Plásticos para la prueba D 883 Terminología relacionada con Plásticos D 4065 Práctica para determinar y Reportar Propiedades dinámico mecánicas de los plásticos. En general. . Este método de ensayo está diseñado para determinar el coeficiente de expansión térmica lineal bajo la exclusión de estos factores en la medida de lo posible. Por esta razón. E 228 Método de prueba para lineal de expansión térmica de materiales sólidos con un vítreo Silica Dilatómetro. La muestra se coloca en la parte inferior del tubo de dilatómetro exterior con la interior que descansa sobre ella. El dispositivo de medición que está firmemente unido al tubo exterior está en contacto con la parte superior del tubo interior e indica variaciones en la longitud de la muestra con los cambios de temperatura. respectivamente. La naturaleza de la mayoría de los plásticos y la construcción del dilatómetro hacen -30 a + 30 ° C [-22 ° F a + 54 ° F] un cómodo margen de temperatura para las mediciones de dilatación térmica lineal de los plásticos. una. se obtiene dividiendo la expansión lineal por unidad de longitud por el cambio en la temperatura. entre las temperaturas T1 y T2 para un espécimen cuya longitud es LO a la temperatura de referencia.RESUMEN DEL MÉTODO Este método de ensayo está destinado a proporcionar un medio para determinar el coeficiente de expansión térmica lineal de los plásticos que no están distorsionadas o abollados. Esta gama cubre las temperaturas en que los plásticos son los más comúnmente utilizados. véase 8. Los cambios de temperatura son provocados por la inmersión del tubo exterior en un baño de líquido u otro entorno de temperatura controlada mantenida a la temperatura deseada. SIGNIFICACIÓN Y USO El coeficiente de expansión térmica lineal. Cuando las pruebas fuera de este rango de temperatura o cuando las características de expansión térmica lineal de un plástico especial no se conocen a través de este .4. está dada por la siguiente ecuación: α= (L2-L1)/ [L0 (T2-T1)]=ΔL/L0ΔT Donde L1 y L2 son las longitudes de muestras a temperaturas T 1 y T2. α es decir. Para materiales abollados. por lo tanto. por el empuje del dilatómetro sobre la muestra. rango de temperatura. EQUIPOS Dilatómetro Fusionado con tubo de cuarzo: Adecuado para este método de ensayo se ilustra en la Fig. Una vez que un punto de transición tal ha sido localizado.2 y las investigaciones preliminares especiales por análisis termo-mecánica. Para los propósitos de cationes fi y la comparación específicos. como la prescrita en la Práctica D 4065 para la ubicación de las temperaturas de transición. 1. el intervalo de -30 ° C a + 30 ° C [-22 ° F a + 86 ° F] se utilizará (siempre que se sabe que no existe ninguna transición en este rango). se determinará un coeficiente distinto de expansión para un rango de temperatura por debajo y por encima del punto de transición. . Otras formas de la localización de los cambios de fase o temperaturas de transición utilizando el dilatómetro sí mismo puede ser empleado para cubrir la gama de temperaturas en cuestión mediante el uso de los pasos más pequeños que 30 ° C [54 ° F] o mediante la observación de la tasa de expansión durante un aumento constante de la temperatura de la muestra. puede ser necesaria para evitar errores excesivos. Se permite un espacio libre de aproximadamente 1 mm entre los tubos interior y exterior. se prestará especial atención a los factores mencionados en el punto 1. La precisión será tal que el error de indicación no superará ± 1.2). o el equivalente).Dispositivo para medir los cambios en la longitud (dial galga.] Para cualquier cambio de longitud. Es fijo en la fixture montaje de manera que su posición se puede ajustar para adaptarse a los especímenes de longitud variable (véase 8. LVDT. El peso del tubo de sílice interior más la reacción dispositivo de medición no han de ejercer una tensión de más bronceado 70 kPa [10 psi] en el espécimen de manera que el espécimen no se distorsiona o sensiblemente sangría. .0 micras [4x10-5 en. 6" Dial Caliper Controlar la temperatura ambiente para controlar la temperatura de la muestra. Arreglando así el baño de la muestra a una temperatura uniforme está asegurada sobre la longitud de la muestra.2 ° C [± 0. Se proveerán medios para agitar el baño y para controlar su temperatura dentro de ± 0.4 ° F] en el momento de la temperatura y la medición de las lecturas del dispositivo.Imagen.5%. . Imagen. Sensor de desplazamiento lineal LVDT (Transformador diferencial de variación lineal) SX20 Escala o Caliper capaz de medir la longitud inicial de la muestra con una precisión de ± 0. La sección transversal de la muestra deberá ser lo suficientemente grande . la más precisa será la determinación de si la temperatura está bien controlada. cuanto mayor sea el espécimen y más sensible será el dispositivo de medición. La sección transversal de la muestra de ensayo puede ser redonda. PRUEBA DE MUESTRAS Las muestras de ensayo se preparan en condiciones que le dan un mínimo de tensión o anisotropía. Nota 3. el gradiente de temperatura a lo largo de la muestra puede llegar a ser difícil de controlar dentro de los límites prescritos. La longitud de la muestra será de entre 50 mm y 125 mm.1 ° C [± 0. Si se utilizan especímenes de más de 125 mm. Termómetro o el termopar. En términos generales. MUESTREO El muestreo se llevó a cabo de acuerdo con la especificación de material para el material en cuestión. tener cuidado de seleccionar un fluido que no afectará a las propiedades físicas del material bajo prueba. es preferible y no es difícil de evitar el contacto entre el líquido del baño y la muestra de ensayo. La longitud utilizada se rige por la sensibilidad y el rango del dispositivo de medición. la extensión esperada y la precisión deseada. Si dicho contacto es inevitable. resulta una pérdida de sensibilidad.2 ° F].NOTA 2: si se utiliza un baño de líquido. La Temperatura del baño se medirá por un termómetro o el termopar capaz de una precisión de ± 0. piezas de fundición o colada. cuadrada o rectangular y debe encajar fácilmente en el sistema de medición del dilatómetro sin excesiva holgura por una parte o la fricción en el otro. tales como operaciones de mecanizado. Si las muestras más cortas de 50 mm son usadas. las tolerancias deben ser de ± 1 ° C [± 1.] 12.5mm en [1/2 pulg. En caso de desacuerdo. Muestras convenientes secciones transversales son: [.012 a 0. a menos que se especifique lo contrario cado por el contrato o material especi fi cación correspondiente. 1/2 pulg Por 1/4 pulg. Cortar los extremos de las probetas planas y perpendiculares al eje longitudinal de la probeta. Si un espécimen guiones de la utilización del dilatómetro.Realizar pruebas en la atmósfera de laboratorio estándar de 23 ± 2 ° C [73. placas de acero o de aluminio delgadas serán cementados o de otra manera firmemente unidos a la muestra para ayudar en el posicionamiento en el dilatómetro.6 ° F] y una humedad relativa del 50 ± 5% durante no menos de 40 h antes de la prueba. 12.6 ° F] y una humedad relativa del 50 ± 5%.4 ± 3. de acuerdo con el Procedimiento A de la norma ASTM D 618 a menos que se especifique por el contrato o la especificación relevante del material.3 mm. Si la holgura excesiva se encuentra con algunas de las muestras más delgadas. guiar secciones serán cementados o de otro modo fijarse a los lados de la muestra para llenar el espacio.para que no se produce la flexión o torsión de la muestra. a continuación.].] De espesor.] de diámetro. PROCEDIMIENTO .8 ° F] y la humedad relativa ± 2%.] diámetro o 6. FL en. las tolerancias deben ser de ± 1 ° C [± 1.5 mm [0. 12.3 a 0. En caso de desacuerdo.4 ± 3. Realizar pruebas de las condiciones. ACONDICIONADO Acondicionado: se acondicionan las probetas a 23 ± 2 ° C [73. Estas placas deberán ser de 0.8 ° F] y la humedad relativa ± 2%.5 por 3 mm [1/2 por 1/8 pulg.020 in.5 por 6.3 mm [1/4 pulg. Medir la longitud de dos especímenes acondicionados a temperatura ambiente para la más cercana a 25 micras [0. 3.4).001 pulg. El uso de dos cuartos de baño es preferido porque esto reducirá el tiempo necesario para llevar la muestra a la temperatura deseada. Nota 4.] Con la escala o la pinza (véase 6. cemento o de otra manera se unen las placas de acero a los extremos de la muestra para evitar la indentación (ver 8. cambie al + 30 ° C [+ 86 ° F] baño.1. Sin molestar o sacudir el dilatómetro.2 ° C [± 0.3).] Por debajo del nivel del líquido del baño. Sin molestar o sacudir el dilatómetro. Monte cada muestra en un dilatómetro. Registrar la temperatura real y la lectura dispositivo de medición.4 ° F] hasta que la temperatura de la muestra a lo largo de la longitud es constante como se indica por no más lejos movimiento indicado por el dispositivo de medición durante un período de 5 a 10 min. Registrar la temperatura real y la lectura del dispositivo de medición. Mantener la temperatura del baño en el intervalo de -32 ° C a -28 ° C [-26 a -18 ° F] ± 0. asegúrese de que la parte superior de la muestra es de al menos 50 mm [2 en.4 ° F] hasta que la temperatura de la muestra alcanza la del baño como se indica por no más cambios en el dispositivo de medición de lectura durante un período de 5 a 10 min. Instale cuidadosamente el dilatómetro en el ambiente controlado -30 ° C [-22 ° F]. Es conveniente utilizar alternativamente dos baños a la temperatura adecuada. Si se utiliza el baño líquido. 2. Grandes botellas térmicas han sido utilizadas con éxito. La prueba se . por lo que la parte superior de la muestra es de al menos 50 mm [2 en. Mantener la temperatura del baño en el intervalo de 28 a 32 ° C [82 a 90 ° F] ± 0.2 ° C [0. Gran cuidado se debe tomar para no perturbar el aparato durante la transferencia de los baños. Medir las nuevas longitudes de las muestras.] Por debajo del nivel del líquido del baño.3. cambie a -30 ° C [-22 ° F] y repita el procedimiento en 10. sobre la cual se mide el cambio en la longitud de la muestra. Los valores de a para la calefacción y para la refrigeración se promediarán para dar el valor que se informa. Medir la longitud final de la muestra a temperatura ambiente. investigar la causa de la discrepancia y. Cálculo Calcular el coeficiente de expansión térmica lineal en el intervalo de temperatura utilizado como sigue α = coeficiente medio de dilatación térmica lineal por grado Celsius. ° C. y Δt = diferencias de temperatura.realizará en el menor tiempo posible para evitar cambios en las propiedades físicas durante largas exposiciones a altas y bajas temperaturas que podrían posiblemente tener lugar. eliminar. Delta L = cambio en la longitud de la muestra de ensayo debido al calentamiento o al enfriamiento. Si el cambio en la longitud por grado de diferencia de temperatura debido al calentamiento no está de acuerdo con el cambio de longitud por grado debido al enfriamiento dentro del 10% de su promedio. L0 = longitud de la muestra de ensayo a temperatura ambiente (ΔL y Lo que se mide en las mismas unidades). si es posible. . Repita la prueba hasta que se llegó al acuerdo. Si se solicita.2. pero los especímenes individuales se preparan en el laboratorio que los probó. PRECISIÓN Y DESVIACIÓN Tabla 1 se basa en un round robin realizado en 1989. si esto es en el rango de temperaturas utilizado. para las dos muestras ensayadas. Cada resultado de la prueba es el promedio de dos determinaciones. por ejemplo.NOTA 5-Corrección de la expansión térmica de sílice es 4. INFORME El informe deberá incluir lo siguiente: Denominación del producto. Forma y dimensiones de probeta. de acuerdo con la norma ASTM E 691 que participaron nueve materias y cinco laboratorios. la corrección apropiada también puede ser deseable para sus dilataciones térmicas. Temperaturas entre los que el coeficiente de expansión térmica lineal se ha determinado. Localización de las temperaturas de cambio de fase o punto de transición. Cada laboratorio obtiene un resultado de prueba para cada material. todas las muestras se preparan en una fuente. Descripción completa de cualquier comportamiento inusual de la muestra. incluyendo el nombre del fabricante y la información sobre la composición cuando se conozcan. Si se utilizan placas metálicas gruesas. Coeficiente medio de dilatación térmica lineal por grado Celsius. Método de preparación de muestra de la prueba. Advertencia-Las explicaciones de "r" y "R" (13.3x10-7 1 ° C.3) sólo tienen la intención de presentar una forma significativa de considerar la . diferencias de más de 10% en los valores medidos de expansión y contracción. Para cada material.2-13. Tipo de aparato utilizado. este valor debe añadirse al valor calculado para compensar la expansión del aparato equivalente a la longitud de la muestra. Los principios de 13. Los usuarios de este método de ensayo deben aplicarse los principios establecidos en la norma ASTM E 691 para generar datos especí fi cos a sus materiales y de laboratorio. o entre laboratorios específicos.213. ya que se aplican estos datos sólo para los materiales ensayados en el round robin y es improbable que. se aplicará el siguiente: . y para los resultados de las pruebas que son los promedios de las pruebas de cinco ejemplares de cada resultado de la prueba.3 entonces sería válido para estos datos. con los datos de menos de seis laboratorios. materiales o laboratorios. En particular. Los datos presentados en la Tabla 1 no se deben aplicar a la aceptación o rechazo de los materiales. rigurosamente representativas de otros lotes. condiciones.precisión aproximada de este método de ensayo. formulaciones. Concepto de "r" y "R" en la Tabla 1-Si Sr y SR se han calculado a partir de un cuerpo lo suficientemente grande de datos.2. entre los resultados de la Laboratorios es probable que tengan un muy alto grado de error. sin embargo. no son reconocidos metal y materiales de referencia de cerámica.Elastómero de poliuretano termoplástico TITANIUM PUTTY . Cualquier fallo de conformidad con 13. Dos resultados de la prueba serán juzgados no son equivalentes si difieren en más del valor "r" para ese material.adhesivo de cianoacrilato de baja viscosidad LOCTITE® 330 . con distintos equipos en laboratorios diferentes. Dos resultados de las pruebas se considera que no son juzgados equivalentes si difieren en más que el valor "R" para ese material. no necesariamente en el mismo día.2.1 o 13.Metacrilato Uretano LOCTITE® 277 . No hay materiales de referencia plásticos reconocidos para estimar el sesgo de este método de ensayo.2 tendría un aproximado del 95% (0.Resinas Epoxi Novolac Viniléster LOCTITE® 495 .2. con el mismo equipo en el mismo día en el mismo laboratorio.95) de probabilidad de ser correcta. Aplicaciones PELLETHANE® 2363-90AE TPU .Ester dimetacrilato .Masilla epóxica de ingeniería SOLARTECH VE 55 . obtenido por diferentes operadores.Repetibilidad "r" es el intervalo que representa la diferencia crítica entre dos resultados de ensayo para el mismo material. Reproducibilidad "R" es el intervalo que representa la diferencia crítica entre dos resultados de ensayo para el mismo material. obtenido por el mismo operario.Ester Metacrilato Uretano LOCTITE® 660 . f).Ester Metacrilato Modificado LOCTITE® 380 .etil cianoacrilato LOCTITE® 349 .silicona Oxímica LOCTITE® 380 .ensingeronline.LOCTITE® 5920 .Cianoacrilato de Etilo Bibliografía Ensigner. Coefficient of linear thermal expansión. 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Report "Coeficiente de Expansión Térmica Lineal ASTM 696"