Ensaios de fadiga dinâmica
Uma Introdução
Uma máquina de ensaios dinâmicos realiza ensaios mecânicos com carregamentos repetidos. Enquanto uma máquina de ensaio de tração aplicaria uma carga quase estática para medir o limite de escoamento e a resistência máxima à tração até que o corpo de prova atinja seu ponto de ruptura, uma máquina de ensaios dinâmicos normalmente solicita um material dentro de sua região elástica com cargas cíclicas até que o corpo de prova falhe por fadiga. Os tipos típicos de ensaio incluem fadiga de alto ciclo, fadiga de baixo ciclo, mecânica da fratura (incluindo pré-trincamento), fadiga termomecânica e ensaios simulados, como calçados esportivos, autoinjetores ou stents. As máquinas de ensaios dinâmicos utilizam diversas tecnologias, incluindo atuadores servohidráulicos, motores servelétricos e motores elétricos lineares.
Máquina de ensaios dinâmicos
Componentes e peças
Os ensaios de fadiga são realizados em máquinas de ensaios dinâmicos. Uma máquina de ensaios dinâmicos consiste em uma estrutura de ensaio equipada com uma célula de carga, software de ensaio e garras e acessórios específicos da aplicação, como extensômetros. O tipo de material ensaiado determinará o tipo de acessórios necessários, e uma única máquina pode ser adaptada para ensaiar qualquer material dentro de sua faixa de força, simplesmente trocando o ferramental.
Máquina de ensaios dinâmicos
- Estrutura de carga
As estruturas de carga das máquinas de ensaios dinâmicos podem ser servohidráulicas, servoelétricas ou elétricas lineares, dependendo da sua capacidade de força e do desempenho dinâmico. - Software
No software de ensaio, os operadores podem configurar a máquina, criar métodos de ensaio, executar o ensaio e exportar os resultados. - Célula de carga
A célula de carga é um transdutor que mede a força aplicada ao corpo de prova. As Dynacell patenteadas da Instron também incorporam acelerômetros para eliminar os erros de carga introduzidos pela inércia em ensaios dinâmicos de alta velocidade. - Garras e dispositivos de fixação
Há uma ampla variedade de garras e dispositivos de fixação disponíveis para corpos de prova de diferentes materiais, formatos e tamanhos. - Medição de deformação
Alguns métodos de ensaio exigem a medição do alongamento de um corpo de prova sob carga. A Instron fornece diversos dispositivos com contato e sem contato adequados para medição e controle de deformação dinâmica.
As máquinas de ensaios dinâmicos estão disponíveis em diversos tamanhos, com capacidades de força que variam de 1000 N a 5 MN e desempenho dinâmico de 1 Hz a 100 Hz. A maioria dos ensaios dinâmicos de baixa força é realizada em uma máquina com motor elétrico linear, enquanto aplicações de maior força exigem estruturas e atuadores servohidráulicos. Os sistemas ElectroPuls da Instron estão disponíveis em faixas de capacidade de 1000 N a 20 kN e podem realizar uma ampla variedade de tipos de ensaio, incluindo tração-tração, tração-compressão, compressão-compressão, fadiga em flexão e uma ampla gama de normas biomédicas. Os sistemas servohidráulicos da Instron são projetados para ensaios de maior capacidade, de 25 kN a 5 MN, para ensaiar materiais mais resistentes e componentes maiores, como aços de alta resistência e compósitos avançados.
Normas de ensaios dinâmicos
Normas para ensaios de plásticos, elastômeros e metais
A maioria dos ensaios dinâmicos é realizada com base em normas estabelecidas, publicadas por organizações de normalização como a ASTM e a ISO. As normas de ensaio definem parâmetros e resultados aceitáveis para diferentes tipos de matérias-primas, como metais, plásticos, elastômeros, têxteis e compósitos, bem como para produtos acabados, como dispositivos médicos, peças automotivas e eletrônicos de consumo. Essas normas garantem que os materiais e produtos que entram na cadeia de suprimentos apresentem propriedades mecânicas previsíveis e não tenham probabilidade de falhar no uso final esperado. Como as implicações de custo e segurança decorrentes da falha de um produto não podem ser subestimadas, as empresas são incentivadas a investir em equipamentos de ensaio de alta qualidade e precisão, projetados para ajudá-las a determinar com facilidade se seus produtos atendem ou não às normas aplicáveis.
ASTM E647 / E399 / E1820
Os módulos Bluehill Fracture oferecem suporte a todas as normas de ensaio comuns (ASTM, ISO e BS) para propagação de trincas, fratura dúctil e frágil, medições de comprimento de trinca e geometrias de corpos de prova. Os usuários podem ensaiar conforme normas predefinidas (por exemplo, ASTM E647, ASTM E399, ASTM E1820, ISO 12135).
ISO 14801
Com uma variedade de tamanhos e geometrias de implantes, os implantes dentários angulados podem ser montados em um dispositivo de ângulo variável para ensaios conforme a norma ISO 14801. O dispositivo precisa garantir que a montagem não restrinja excessivamente o implante nem gere grandes forças laterais que possam danificar a célula de carga ou a máquina de ensaio. Os implantes dentários pré-angulados devem ser testados em ar ambiente usando uma frequência de 15 Hz.
ASTM F1717
O dispositivo para coluna vertebral da Instron foi projetado para atender aos requisitos da ASTM F1717-12. De acordo com a norma, os blocos de UHMWPE são fixados ao dispositivo para coluna vertebral. O projeto dos blocos pode variar, conforme a aplicação clínica no local da coluna pretendido. A forma como os blocos são conectados ao dispositivo permite um grau de liberdade ao realizar ensaios de compressão em flexão, tração em flexão e torção.
Ajuste (Tuning)
Menos configuração, mais ensaios
O ajuste baseado em rigidez é um método revolucionário de ajuste do seu sistema de ensaio de fadiga, que melhora a usabilidade da máquina e ajuda a aumentar a precisão dos dados. O novo processo é simples para todos os usuários e, sem pré-ciclar o corpo de prova, ajuda a tornar seus dados mais confiáveis e repetíveis.
Processo mais rápido
Economia de tempo superior a 75 % com o uso de técnica de ajuste patenteada
Mais acessível
Processo simples aumenta a confiança do usuário e reduz a dependência de especialistas
Sem pré-ciclagem
Sem danos ao corpo de prova antes do início do ensaio
Precisão aprimorada
Um sistema perfeitamente ajustado ajuda a garantir dados confiáveis e picos precisos