Multi-uncertainty analysis of sphere-to-flat inden-tation tests of PC/ ABS blends

Abstract

O processo de caracterização de materiais é composto por diversos procedimentos ex- perimentais, como ensaios de dureza, tração e compressão. Esses ensaios requerem sistemas de teste e equipamentos de medição que geralmente contêm múltiplas fontes de incerteza. Por exemplo, ao realizar um teste de indentação em um sistema servo-hidráulico, o comando força axial está sujeito ao erro do transdutor de força, enquanto o sensor de deslocamento pode ser afetado por distúrbios no fluxo do fluido hidráulico. Além disso, o tipo de contato entre as amostras, seu posicionamento correto e sua qualidade geral de fabricação também podem exercer um papel significativo na precisão dos resultados. Portanto, tais incertezas contribuem para a dispersão geral das variáveis de interesse, nesse caso, profundidade e diâmetro da impressão de indentação. O objetivo principal deste estudo é avaliar a influência das diversas fontes de incertezas presentes em um sistema de ensaio servo-hidráulico. Em particular, o foco da análise é dado à amostras poliméricas de Policarbonato (PC), Acrilonitrila-Butadieno-Estireno (ABS), uma mistura PC/ABS 70:30 e uma mistura PC/ABS 80:20. Os ensaios de indentação esfera-plano são realizados em uma MTS Landmark®e um novo dispositivo de acomodação de amostras. Os testes são realizados no regime elástico e após o surgimento de deformações inelásticas. As impressões de indentação são mensuradas com um microscópio confocal a laser. Quatro níveis de carregamento são aplicados aos materiais testados: 500N, 1000N, 1500N e 2000N. A incerteza foi estudada para três variáveis de interesse: i) erro da força; ii)

erro de medição do diâmetro da impressão de indentação; iii) erro de medição da profundi- dade da impressão de indentação.

As curvas força-deslocamento obtidas foram consistentes para todos os testes em PC e PC/ABS 70:30, inconsistentes para todas as configurações de PC/ABS 80:20 e para ABS em 500N e 1000N, e comprometidas para ensaios de ABS em 1500N e 2000N. Ao todo, dez contribuintes de incerteza diferentes foram quantificados. As principais fontes de incerteza foram o transdutor de força, o microscópio e as medições da marca de identação. Com base nos resultados da análise de incerteza, o equipamento se mostrou capaz

de realizar testes de indentação de materiais poliméricos. Recomendações, baseadas nos re- sultados experimentais e nas observações feitas durante a análise, são fornecidas. Elas estão

focadas no identador, dispositivo de acomodação de amostras, procedimentos experimentais e amostras.