Ensaio dinâmico de materiais: Qual tipo de acionamento atende melhor às minhas necessidades?
Seja um parafuso, uma prótese de quadril ou um componente automotivo – os componentes e materiais devem resistir a cargas dinâmicas ao longo de sua vida útil. A questão crucial é: Por quanto tempo o material resiste às solicitações antes de falhar? É exatamente aqui que os ensaios dinâmicos de fadiga entram em ação. Mas nem toda máquina de ensaio é igual – especialmente no tipo de acionamento, existem grandes diferenças que afetam não apenas os resultados do ensaio, mas também os custos operacionais e a manutenção.
Servo-hidráulica Vídeo tenacidade à fratura Sistemas por ressônancia Vídeo ensaio de fadiga Motor Linear Eletromecânica Torção Tabela comparativa Software de ensaios Vídeo testXpert R Entrar em contato
Servo-hidráulica: O clássico para os mais altos requisitos
Máquinas de ensaio servo-hidráulicas são consideradas o padrão quando se trata de forças máximas, alta flexibilidade e tarefas de ensaio versáteis. Elas funcionam com cilindros hidráulicos controlados por válvulas servo precisas. Especialmente em ensaios de fadiga de baixo ciclo (LCF), ensaios de mecânica da fratura ou aplicações altamente dinâmicas, como ensaios de ruptura rápida e perfuração (por exemplo, conforme ISO 6603-2 ou ASTM D3763), a hidráulica muitas vezes é insubstituível.
Mas essa potência tem seu preço: O fornecimento contínuo de pressão aos conjuntos hidráulicos consome muita energia. O esforço de manutenção é relativamente alto devido à troca de óleo e filtros, bem como à substituição regular das mangueiras. O nível de ruído também não deve ser subestimado. Por outro lado, máquinas servo-hidráulicas, quando bem cuidadas, fornecem resultados constantes por muitos anos, mesmo com forças superiores a 2.000 kN.
Sistemas por ressonância: Eficiência energética encontra alta frequência
Quando se trata de resistência à fadiga e fadiga de alto ciclo (HCF), máquinas de ensaio por ressonância, como o Vibrophore, são uma alternativa interessante. Ao contrário da servo-hidráulica, aqui a frequência natural do corpo de ensaio é excitada por meio de um sistema mecânico. Dessa forma, a vibração desejada é gerada com consumo mínimo de energia. De fato, o consumo de energia em sistemas por ressonância é de apenas cerca de dois por cento em comparação com máquinas hidráulicas. O esforço de manutenção também é baixo: sem hidráulica, sem refrigeração, sem válvulas móveis – mesmo com forças de até 1.000 kN.
Do ponto de vista normativo, máquinas por ressonância são especialmente adequadas para ensaios de Wöhler conforme DIN 50100 e para mecânica da fratura conforme ASTM E399 ou ISO 12106. Em combinação com fixação mecânica, elas podem até mesmo cobrir ensaios estáticos. Portanto, quem precisa ensaiar regularmente grandes quantidades sob carga constante, a longo prazo, economiza significativamente com o Vibrophore.
Eletrodinâmica com motor linear: Silencioso, preciso, sem óleo
Em ambientes sensíveis – como nas indústrias médica ou eletrônica – o baixo nível de ruído e a ausência de óleo são critérios essenciais. É aqui que as máquinas de ensaio eletrodinâmicas com motor linear (por exemplo, a série LTM da ZwickRoell) mostram suas vantagens. São silenciosas (LTM 1/2/3 cerca de 46 dB(A) a 1 m de distância), não necessitam de fornecimento de fluidos e têm baixa manutenção. Ao mesmo tempo, permitem controle preciso mesmo em forças menores, até 10 kN, e frequências acima de 100 Hz.
São especialmente relevantes do ponto de vista normativo em ensaios de implantes conforme ISO 14801, ASTM F1717 ou ISO 7206, ou seja, para produtos que precisam ser ensaiados tanto dinamicamente quanto estaticamente. Mesmo com novos materiais, como biocompósitos ou ligas plásticas, os benefícios da resposta rápida e precisa da tecnologia de motor linear tornam-se evidentes.
Cilindro de ensaio eletromecânico: O caminho intermediário
Entre a hidráulica de alta performance e o motor elétrico sensível, a ZwickRoell também oferece atuadores de ensaio eletromecânicos – uma combinação de flexibilidade e eficiência energética. Esses sistemas são especialmente interessantes quando são necessárias forças médias (1 a 100 kN), por exemplo, para ensaios de espumas de assento ou materiais compósitos. Sistemas eletromecânicos podem ser integrados de forma modular, não necessitam de fornecimento de fluidos e geram apenas custos mínimos de manutenção.
Não esquecer a torção
Nem toda solicitação é linear. Especialmente em implantes ou componentes submetidos a esforços rotacionais, são utilizados sistemas de torção. Aqui também, a ZwickRoell oferece soluções tanto hidráulicas quanto eletrodinâmicas. Os sistemas de torção LTM são ideais para pequenos torques (por exemplo, 10–100 Nm), enquanto as variantes servo-hidráulicas oferecem até 2.500 Nm – dependendo do caso de aplicação e dos requisitos normativos.
A comparação direta
Para facilitar a decisão, aqui está uma visão resumida das principais características:
 Ressonância (Vibrophore) |
| |||
|---|---|---|---|---|
| Range de força/ frequência | 10 – 2.500 kN até 100 Hz | até 1.000 kN até 285 Hz | 1 – 10 kN até 100 (120)Hz | 1 – 100 kN aprox. 1 Hz |
| Torção | Até 2.500 Nm | ./. | Até 100 Nm | ./. |
| Curso | Até 400mm | Até 6mm | Até 60mm | Até 400mm |
| Normas típicas | ISO 12106, ASTM E606 | DIN 50100, ASTM E466 | ISO 14801, ASTM F1717 | amplamente aplicável |
| Aplicações | LCF, fratura, ensaios rápidos | HCF, resistência à fadiga | Componentes, filmes, implantes | Compósito, espuma |
| Custos operacionais | alto (óleo, manutenção, energia) | muito baixo | baixa | baixa |
O software de ensaio adequado – testXpert R
As áreas de aplicação típicas do software de ensaio testXpert R são ensaios de fadiga e a determinação de parâmetros dinâmicos dos materiais. Para muitas aplicações como por ex. mecânica da fratura, LCF, ensaio em parafusos ou biomecânica existem procedimentos de ensaio normalizados, mas também existem métodos de ensaio de fadiga simples e um editor gráfico de bloco para definição própria de ensaios.
Conclusão
A escolha do acionamento adequado é muito mais do que uma decisão técnica – ela influencia os custos operacionais, a precisão dos ensaios, a eficiência energética e, em última análise, a competitividade. Quem deseja realizar ensaios econômicos de longo prazo não pode deixar de lado uma análise aprofundada da tecnologia de acionamento. A ZwickRoell oferece a solução adequada para cada necessidade – desde sistemas hidráulicos de alto desempenho até motores lineares silenciosos.
