Teste de dureza Rockwell em compósitos de polímero PEEK

O PEEK (polieteretercetona) é um material compósito de alto desempenho, fabricado pela combinação de resina PEEK com materiais de reforço como fibra de carbono, fibra de vidro e cerâmica. Os materiais PEEK com maior dureza apresentam melhor resistência a riscos e abrasão, tornando-os adequados para a fabricação de peças e componentes resistentes ao desgaste que exigem suporte de alta resistência. A alta dureza do PEEK permite que ele mantenha sua forma inalterada mesmo após suportar estresse mecânico e uso prolongado, o que possibilita sua ampla utilização em áreas como aeroespacial, automotiva e médica.

Para materiais PEEK, a dureza é um indicador importante da capacidade do material de resistir à deformação sob forças externas. Sua dureza tem um impacto decisivo em seu desempenho e aplicações. A dureza é geralmente medida pela escala Rockwell, especialmente a escala HRR, que é adequada para plásticos de dureza média. O teste é conveniente e causa pouco dano ao material.

Nas normas de ensaio de dureza Rockwell para materiais compósitos de polímero PEEK, as escalas R (HRR) e M (HRM) são amplamente utilizadas, sendo a escala R a mais comumente aplicada.

Para a maioria dos materiais de PEEK puro não reforçados ou com baixo reforço (por exemplo, teor de fibra de vidro ≤ 30%), a escala R costuma ser a escolha preferida. Isso ocorre porque a escala R é adequada para plásticos relativamente macios, e a dureza dos materiais de PEEK puro geralmente varia de aproximadamente HRR110 a HRR120, o que se enquadra na faixa de medição da escala R — permitindo uma representação precisa de seus valores de dureza. Além disso, os dados dessa escala têm maior universalidade na indústria ao testar a dureza desses materiais.

Para materiais compósitos de PEEK com alto reforço (por exemplo, teor de fibra de vidro/fibra de carbono ≥ 30%), a escala M é frequentemente utilizada devido à sua maior dureza. A escala M aplica uma força de teste maior, o que pode reduzir o impacto das fibras de reforço nas indentações e resultar em dados de teste mais estáveis.

O ensaio de dureza Rockwell de compósitos poliméricos de PEEK deve estar em conformidade com as normas ASTM D785 ou ISO 2039-2. O processo principal envolve a aplicação de uma carga específica por meio de um penetrador de diamante e o cálculo do valor da dureza com base na profundidade da indentação. Durante o processo de ensaio, deve-se atentar especialmente para o controle da preparação da amostra e do ambiente de ensaio para garantir a precisão do resultado. Dois pré-requisitos fundamentais devem ser observados durante o ensaio:

1. Requisitos da amostra: A espessura deve ser ≥ 6 mm e a rugosidade superficial (Ra) deve ser ≤ 0,8 μm. Isso evita distorções nos dados causadas por espessura insuficiente ou superfície irregular.

2. Controle Ambiental: Recomenda-se que os testes sejam realizados em um ambiente com temperatura de 23±2℃ e umidade relativa de 50±5%. Flutuações de temperatura podem afetar significativamente as leituras de dureza de materiais poliméricos como o PEEK.

Diferentes normas possuem disposições ligeiramente diferentes para os procedimentos de teste, portanto, as bases a serem seguidas devem ser claramente definidas nas operações reais.

A dureza de certos materiais compósitos de PEEK reforçados pode até ultrapassar HRC 50. É necessário testar suas propriedades mecânicas, examinando indicadores como resistência à tração, resistência à flexão e resistência ao impacto. Testes padronizados devem ser conduzidos de acordo com normas internacionais como ISO e ASTM para garantir a estabilidade da qualidade e do desempenho, bem como a segurança e a confiabilidade de suas aplicações em áreas relevantes.