Efecto de las diferentes técnicas de agudización sobre la tenacidad de fractura del PETG

Abstract

Para evaluar la resistencia de un material a la propagación de una grieta, se utiliza un término genérico que se conoce como tenacidad de fractura. Este parámetro, es a menudo medido como un valor puntual y es caracterizado por el factor de intensidad de tensiones K o la tasa de liberación de energía G a iniciación de propagación de grieta. En este trabajo se va a caracterizar la tenacidad de fractura de un plástico. Es necesario aclarar que los procesos de plastificación y fractura de polímeros tienen marcada diferencia con respecto a los metales. Los polímeros no tienen planos cristalográficos, ni dislocaciones, ni bordes de grano. Para estos materiales además se requiere no solo romper enlaces primarios sino también enlaces secundarios (fuerzas de van der Waals) que juegan un papel muy importante en la deformación que precede la fractura. El polímero analizado es el PETG (Tereftalato de polietileno modificado con glicol) y para la caracterización se utilizan varias técnicas de agudización agrupadas en dos grupos: con contacto (sliding, pressing, tapping y broaching) y sin contacto (femtoláser). El tapping se consigue colocando una hoja de afeitar en una muesca previamente mecanizada en la probeta que se conoce como pre-entalla y dándole un golpe con un martillo en la base de la misma. En el pressing la hoja de afeitar se coloca en la base de la pre-entalla y se presiona sobre la misma. El sliding consiste en deslizar la hoja de afeitar sobre la base de la pre-entalla. En el broaching se parte de la probeta sin muesca inicial y se hace deslizar una herramienta afilada hasta lograr las dimensiones requeridas. Finalmente el femtoláser se consigue al agudizar la muesca con un láser que emite un pulso cada femto segundo. No todas las técnicas de contacto han generado grietas agudas válidas para la evaluación de los parámetros de fractura, de hecho ninguna de las probetas agudizadas con la técnica de sliding generaron grietas válidas. Los resultados revelaron que la técnica con femtoláser que entra dentro del grupo de las técnicas sin contacto produce las grietas más agudas en el PETG con un radio en la punta de la grieta de tan solo 0.5 μm y por lo tanto los valores de tenacidad de fractura más bajos. La técnica de tapping recomendada por las normas y protocolos ISO, ESIS y ASTM produce grietas con radios en la punta más grandes que la técnica con femtoláser y por lo tanto valores de tenacidad de la fractura más elevados. El pressing y el broaching producen grietas con radios en la punta más pequeños que el tapping, por lo tanto los resultados de tenacidad de fractura son valores intermedios entre el femtoláser y el tapping.