Prueba de dureza Rockwell de compuestos de polímero PEEK

El PEEK (polieteretercetona) es un material compuesto de alto rendimiento fabricado mediante la combinación de resina PEEK con materiales de refuerzo como fibra de carbono, fibra de vidrio y cerámica. Los materiales PEEK de mayor dureza ofrecen mayor resistencia al rayado y la abrasión, lo que los hace adecuados para la fabricación de piezas y componentes resistentes al desgaste que requieren un soporte de alta resistencia. Su alta dureza le permite mantener su forma inalterada incluso tras soportar tensiones mecánicas y un uso prolongado, lo que le confiere un amplio uso en sectores como la industria aeroespacial, la automoción y la atención médica.

En el caso de los materiales PEEK, la dureza es un indicador importante de su capacidad para resistir la deformación bajo fuerzas externas. Su dureza influye decisivamente en su rendimiento y aplicaciones. La dureza se mide generalmente mediante la escala Rockwell, especialmente la escala HRR, adecuada para plásticos de dureza media. Esta prueba es práctica y causa poco daño al material.

En los estándares de pruebas de dureza Rockwell para materiales compuestos de polímero Peek, la escala R (HRR) y la escala M (HRM) se utilizan ampliamente, entre las cuales la escala R se aplica relativamente más comúnmente.

Para la mayoría de los materiales de Peek puro sin refuerzo o con poco refuerzo (p. ej., con un contenido de fibra de vidrio ≤ 30 %), la escala R suele ser la opción preferida. Esto se debe a que la escala R es adecuada para plásticos relativamente blandos; la dureza de los materiales de Peek puro generalmente oscila entre HRR110 y HRR120, lo cual se encuentra dentro del rango de medición de la escala R, lo que permite una representación precisa de sus valores de dureza. Además, los datos de esta escala tienen una mayor universalidad en la industria al evaluar la dureza de estos materiales.

Para materiales compuestos de Peek con alto contenido de refuerzo (p. ej., con un contenido de fibra de vidrio/fibra de carbono ≥ 30 %), se suele utilizar la escala M debido a su mayor dureza. Esta escala aplica una mayor fuerza de ensayo, lo que reduce el impacto de las fibras de refuerzo en las indentaciones y proporciona datos de ensayo más estables.

La prueba de dureza Rockwell de compuestos poliméricos PEEK debe cumplir con las normas ASTM D785 o ISO 2039-2. El proceso principal consiste en aplicar una carga específica a través de un indentador de diamante y calcular el valor de dureza en función de la profundidad de la indentación. Durante el proceso de prueba, se debe prestar especial atención al control de la preparación de la muestra y del entorno de prueba para garantizar la precisión del valor del resultado. Se deben tener en cuenta dos requisitos clave durante la prueba:

1. Requisitos de la muestra: El espesor debe ser ≥ 6 mm y la rugosidad superficial (Ra) ≤ 0,8 μm. Esto evita la distorsión de los datos causada por un espesor insuficiente o una superficie irregular.

2. Control ambiental: Se recomienda realizar las pruebas en un entorno con una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 50 ± 5 %. Las fluctuaciones de temperatura pueden afectar significativamente las lecturas de dureza de materiales poliméricos como el Peek.

Diferentes normas tienen disposiciones ligeramente diferentes para los procedimientos de prueba, por lo que las siguientes bases a seguir deben estar claramente definidas en las operaciones reales.

La dureza de ciertos materiales compuestos de PEEK reforzado puede incluso superar los HRC 50. Es necesario comprobar sus propiedades mecánicas examinando indicadores como la resistencia a la tracción, la resistencia a la flexión y la resistencia al impacto. Se deben realizar pruebas estandarizadas de acuerdo con normas internacionales como ISO y ASTM para garantizar la estabilidad de su calidad y rendimiento, así como la seguridad y fiabilidad de sus aplicaciones en los campos pertinentes.