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Kappa SS-CF para ensayos de fatiga termomecánica de turbinas y motores

Para el diseño y la construcción de componentes sometidos a cargas cíclicas térmicas y mecánicas, como por ejemplo turbinas de gas o motores de combustión interna, es necesario que haya parámetros fiables disponibles para la predicción de la vida a fatiga y del comportamiento de deformación cíclica bajo las condiciones de funcionamiento existentes. En el ensayo de fatiga termomecánica, se determinan los valores característicos del material, a través de la combinación en fase o en desfase de cargas térmicas y mecánicas cíclicas.

Para esta aplicación específica, ZwickRoell Fürstenfeld desarrolló un innovador sistema de ensayos electromecánico en estrecha cooperación con el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT). El sistema probado Kappa 100 SS-CF ha sido equipado con un sistema de calentamiento por inducción para un rango de temperatura de 50 °C a 1.200 °C y un sistema de refrigeración por aire. Dependiendo del material de ensayo y de la geometría de la muestra, esta combinación permite velocidades máximas de calentamiento y velocidades máximas de enfriamiento de 25 K por segundo. Con el uso de inductores específicos para probetas se garantiza una distribución uniforme de la temperatura a lo largo de la probeta y una temperatura exacta y, a su vez, normativa de la probeta una desviación máxima de <10K o <± 2% de ∆T. La temperatura se puede medir con termopares de cinta calibrados, por ejemplo, del tipo K, en el centro del recorrido de medición de la probeta.

Para sujetar de forma segura las probetas de metal, se utilizan mordazas mecánicas o hidráulicas refrigerados por agua. La deformación se mide con la ayuda de un extensómetro de contacto en la clase de precisión 0,5 según ISO 9513.

Para controlar el sistema de calentamiento por inducción y el enfriamiento activo y para sincronizar los ciclos mecánicos y térmicos, se utiliza un sistema de control en tiempo real de diseño propio. La parametrización y el funcionamiento, así como el almacenamiento de los datos de medición y la evaluación de los resultados, se llevan a cabo con el conocido software de ensayos testXpert III de ZwickRoell.

Esta nueva solución para realizar ensayos de fatiga termomecánica cumple con todos los requisitos del European Code of Practice (CoP) y las normas ASTM E 2368 e ISO 12111.

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