Ensayo de muelles y máquinas de ensayos de muelles
Las máquinas de ensayos de muelles, también conocidas como máquinas de prueba para muelles o dinamómetros de muelles, se utilizan para comprobar la calidad y el rendimiento de los muelles y garantizar que cumplen unos requisitos específicos.
Los muelles son elementos constructivos importantes en la ingeniería mecánica, en la tecnología de automoción y en numerosas aplicaciones cotidianas, y se utilizan para el almacenamiento y la transformación de energía. En este caso, se aprovechan las propiedades elásticas de los materiales. En función de su diseño y de su principio de funcionamiento, cumplen funciones específicas, desde la amortiguación y el almacenamiento de fuerza hasta el guiado preciso del movimiento.
ZwickRoell realiza ensayos de muelles principalmente, en muelles helicoidales, muelles neumáticos, muelles de disco y muelles de gas. Nuestras máquinas para ensayos de muelles están disponibles en distintas ejecuciones y tamaños, para poder ensayar diferentes tipos de muelles.
Muelles helicoidales - multicanal Muelles helicoidales - uniaxial Muelles neumáticos Muelles de platillo Muelles ondulados Muelles de gas Sistemas de ensayos Solicite asesoramiento
¿En qué ámbitos se utilizan los muelles?
Los muelles tienen la función de almacenar y transformar energía y utilizan, para ello las propiedades elásticas de los materiales.
Las funciones principales de los muelles son:
- Absorción de impactos y vibraciones
Ejemplos de aplicación: muelles de suspensión, amortiguadores, enganches de remolque - Distribución y equilibrio de fuerzas
Ejemplos de aplicación: colchones, muebles, embragues, sistemas de protección sísmica - Mantenimiento de la pretensión
Ejemplos de aplicación: rodamientos pretensados, tensores de cadenas y correas, abrazaderas - Medición y control de fuerzas y momentos
Ejemplos de aplicación: válvulas de regulación, protección contra sobrecargas, llaves dinamométricas
Máquina de ensayos para el ensayo de muelles de suspensión de canales múltiples
Los muelles helicoidales son resortes de alambre enrollados de forma cilíndrica o cónica que se someten a compresión. Almacenan energía mecánica mediante su deformación elástica cuando se les aplica una fuerza. Los muelles helicoidales son elementos clave en los sistemas de suspensión modernos. Sirven para amortiguar las irregularidades de la carretera, contribuyen a la seguridad y tracción del vehículo, y permiten una conducción confortable. Su diseño compacto y la posibilidad de combinarse con amortiguadores los convierten en la solución preferida en numerosos modelos de vehículos.
ZwickRoell ofrece una máquina de ensayos de muelles multicanal única en el mundo para el ensayo preciso, normalizado y seguro de muelles helicoidales, equipada con nueve células de carga y que permite también determinar la evolución de la línea de actuación de la fuerza en los muelles helicoidales. El ensayo de muelles es fundamental para evitar la formación de grietas o curvas características del muelle irregulares. Solo los muelles helicoidales ensayados garantizan una larga vida útil y un funcionamiento fiable.
Máquina de ensayos uniaxial de muelles helicoidales
Debido al vertiginoso avance tecnológico, se ha producido un aumento significativo de las exigencias en materia de precisión y resistencia a la fatiga de muelles y, como consecuencia lógica de ello, son cada vez más estrictas las exigencias en la precisión de fabricación, debido a la continua reducción de las tolerancias de medida, forma y posición. En la misma medida aumentan las exigencias impuestas a la tecnología de ensayos.
ZwickRoell ofrece un dispositivo de compresión de muelles de precisión que, en combinación con la máquina de ensayos de materiales universal zwickiLine se utiliza como máquina de ensayos de muelles de precisión. El dispositivo es muy resistente a fuerzas transversales y está protegido contra sobrecargas. Los platos de compresión rectificados y desmagnetizados se encuentran alineados a un paralelismo de 1 µm / 10 mm. Las guías de precisión solo permiten el movimiento completamente vertical de los platos de compresión para evitar la influencia de las fuerzas de cizallamiento. La aplicación exacta de la carga sobre los muelles da lugar a resultados de ensayo de muy alta precisión.
Ensayos de fatiga en muelles
Los ensayos de fatiga en muelles pueden realizarse con una máquina de ensayos servohidráulica de 100 kN de la serie HA, que permite definir distintas frecuencias de ensayo.
Ensayo de muelles neumáticos según EN 13597
Los muelles neumáticos son muelles especiales en los que se utiliza aire comprimido en lugar de muelles metálicos mecánicos. La presión del aire comprimido genera un efecto elástico. Se emplean principalmente en vehículos y maquinaria, donde se requiere una suspensión especialmente confortable, ajustable o con elevada capacidad de amortiguación de vibraciones. De este modo, por ejemplo, la suspensión de camiones o autobuses puede adaptarse a diferentes cargas. Los muelles neumáticos también se utilizan en trenes y vagones.
Además de los ensayos convencionales de tracción y compresión, en los ensayos según la norma EN 13597 también se realizan los siguientes ensayos:
- Ensayo de estanqueidad del aire
- Presión interna a través de la fuerza axial estática
- Rigidez axial
- Rigidez radial
- Comportamiento isobárico axial
Máquina de ensayos para muelles de suspensión neumática
Los materiales compuestos de caucho y tejido utilizados deben ser estancos, resistentes al desgarro y a la intemperie. La máquina de ensayos de muelles de ZwickRoell es una herramienta para asegurar la calidad y el desarrollo de muelles neumáticos. Está compuesta por una máquina de ensayos universal de 250 kN, equipada adicionalmente con un accionamiento electromecánico horizontal con Fmáx. 50 kN y una plataforma de medición de cargas con cinco células de carga (3 verticales, 2 horizontales).
Las curvas características axiales y horizontales de los muelles neumáticos se determinan bajo carga vertical, horizontal o combinada. Se pueden regular los siguientes canales:
- Fuerza y recorrido, vertical
- Fuerza y recorrido, horizontal
- Presión interna neumática o, como variante, hidráulica
Para una fácil alimentación de probetas, la máquina de ensayos de muelles está equipada con una plataforma de carga para introducir las probetas.
Ensayo de muelles de platillo
Los muelles de platillo son arandelas de forma cónica que presentan una deformación elástica bajo carga axial. Se caracterizan por ofrecer elevadas fuerzas de muelle y ser muy compactas; además, pueden combinarse en paquetes de muelles. Los muelles de platillo se utilizan principalmente en sistemas de embrague, en el pretensado de rodamientos o en válvulas de seguridad.
Los muelles de platillo se ensayan tanto bajo carga estática como bajo carga dinámica. Los ensayos de compresión estáticos se realizan, por ejemplo, con una máquina de ensayos electromecánica de 400 kN. Mediante un dispositivo de compresión específico para muelles de plato se determinan los valores característicos requeridos.
Los ensayos dinámicos de fatiga se llevan a cabo con un bastidor de carga servohidráulico de la serie HB. En este caso también puede evaluarse la vida útil de paquetes completos de muelles. Los ensayos de detección de grietas y los ensayos de resistencia a fatiga son necesarios para evitar fallos bajo cargas dinámicas.
Ensayo de muelles ondulados
Un muelle ondulado de una sola capa (también denominados arandelas elásticas onduladas) es un alambre plano circular con ondulaciones. Los muelles ondulados tienen una altura de trabajo relativamente reducida y, por tanto, permiten un uso muy compacto. Según el campo de aplicación, se fabrican con ondulaciones de distinto tamaño y son adecuados para cargas axiales bajas hasta elevadas.
Con el sistema de ensayos de muelles ondulados se realizan ensayos de compresión mediante un servoactuador electromecánico. Los muelles ondulados se introducen sobre un soporte en el sistema de ensayos de muelles y se someten a ensayo.
Los ensayos compresión en muelles ondulados también se pueden llevar a cabo de forma automatizada. Una cinta transportadora traslada los muelles ondulados hasta el servoactuador electromecánico. Tras el ensayo, puede realizarse una clasificación de piezas conformes/no conformes.
Máquinas de ensayo de muelles de gas
Los muelles de gas están formados por un cilindro lleno de gas (normalmente nitrógeno) con un pistón integrado. Generan una acción de fuerza controlada y lineal, que funciona de manera especialmente uniforme y silenciosa. El campo de aplicación de los muelles de gas es muy amplio: Se utilizan en portones de maletero, capós de motor, sillas y mesas regulables en altura, cubiertas de maquinaria o en la industria médica.
Dado que la presión interna en los muelles de gas es muy elevada, es necesario comprobar la estanqueidad, la resistencia del material y la resistencia a la corrosión de los cilindros, las juntas y los vástagos del pistón. Los defectos de material pueden provocar la pérdida de funcionalidad o riesgos para la seguridad.
La AllroundLine como máquina de ensayos de muellesestá diseñada para la determinación de la velocidad de inserción y de la velocidad de extensión. La rapidez de los accionamientos de la máquina de ensayos garantizan una velocidad de ensayo adaptada a la aplicación, acorde con el ámbito de aplicación de los muelles.
El uso de varias células de carga en una misma máquina de ensayos permite realizar ensayos simultáneas de varios muelles de gas. El cambio entre distintos tipos de muelles de gas también se realiza de forma sencilla y rápida, ya que basta con seleccionar otro estándar en el programa de ensayo, que ya incluye todos los ajustes preconfigurados para la máquina de ensayos.
