Ensaio de rodas, aros e pneus
Rodas no setor automotivo são constituídas pelo aro produzido em aço, metal leve ou materiais compósitos e pelo pneu pertinente. O pneu é um corpo compósito complexo de materiais das mais diferentes propriedades físicas. Os sistemas de ensaio ZwickRoell são usados para determinar as propriedades quase-estáticas e dinâmicas de rodas, aros e pneus. Isso abrange desde ensaios padrão em borracha, tecidos e fios até ensaios no sistema completo roda/aro/pneu.
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Ensaio de componentes do pneu
O ensaio de pneus apresenta desafios especiais devido à sua complexa composição de materiais. Os pneus são compostos por uma combinação de misturas de borracha (de borracha natural ou sintética, negro de fumo e diversos aditivos) e inserções têxteis embutidas (reforço de aço ou cordão têxtil). A combinação desses materiais resulta em um comportamento anisotrópico, especialmente sob carregamento mecânico.
Os diferentes materiais e suas interações exigem métodos de ensaio específicos para determinar propriedades como resistência à tração, comportamento de delaminação e propriedades reológicas. Nesta área, são realizados, entre outros, os seguintes ensaios em temperatura ambiente e em temperaturas típicas de -70 a +250 °C:
- Ensaios de tração conforme as normas ISO 37 e ASTM D412 e ensaios de rasgamento conforme as normas ISO 34 e ASTM D624 em elastômeros com diferentes formas de corpo de prova.
- Ensaios de dureza, de resiliência e de abrasão em elastômeros
- Ensaio de extração de cordas de aço e de têxtil de camadas de elastômeros
- Ensaios de tração em cordas de aço e de têxtil. Alimentação automática de amostras por motivo do grande volume de amostras no desenvolvimento de novos compósitos.
- Determinação de propriedades viscoelásticas
Rigidez de pneus de automóveis sob pressão de ar variável
A determinação da rigidez de pneus para automóveis é feita por meio da medição das relações de força sob carga vertical e horizontal, assim como com pressão de ar variável do pneu.
Para tal, uma máquina para ensaios de materiais AllroundLine de 50 kN é combinada na travessa de base inferior com uma unidade linear horizontal e uma plataforma de medição de força de múltiplos componentes. Com o respectivo procedimento de ensaio do software de ensaiso testXpert os ensaios desejados são executados e avaliados sob carga vertical e horizontal com diferentes pressões dos pneus.
Ensaio de deformações axiais da pestana do aro
Para a determinação das propriedades de rigidez, são realizados ensaios de compressão na borda do aro utilizando um pino de compressão especial. Aqui usa-se uma máquina para ensaios de chão com uma travessa com slots em “T” saliente na parte dianteira e ajustável em altura. Os aros podem ser posicionados e fixados a um altura cômoda em termos ergonômicos. O sensor de força garante a medição exata da força axial, mesmo quando por causa da forma geométrica da roda surgirem esforços laterais. Por sua construção e disposição especial o sensor de força pode ser utilizado para medições na sala de ensaios superior e inferior da máquina.
Determinação de deformações de superfície completa em um aro de construção leve
Na determinação das deformações de superfície completa em uma roda leve, a carga axial ou radial do eixo é aplicada de forma variável por um atuador de acionamento eletromecânico, e o comportamento da deformação é registrado por meio de um sistema óptico 3D de medição de deformações. Os resultados de deformação resultantes informam sobre possíveis pontos fracos no componente.
Ensaio de dureza em rodas de alumínio
As rodas estão sujeitas a altas cargas mecânicas e térmicas durante o uso em operação, o que exige alta resistência e resistência à fadiga do material. As propriedades tecnológicas dos materiais das rodas de alumínio são influenciadas principalmente pela composição da liga, pelo processo de fabricação (por exemplo, fundição sob baixa pressão, forjamento) e pelos tratamentos termo-mecânicos posteriores.
Para caracterizar as propriedades obtidas do material, o ensaio de dureza é utilizado como um método de ensaio com baixo grau de destruição. Ela serve para garantir a consistência dos valores mecânicos característicos entre diferentes lotes e séries de produção. Na prática, utiliza-se principalmente o método de ensaio de dureza Brinell conforme ISO 6506 ou ASTM E10 (por exemplo, HBW 2,5/62,5) — especialmente para a verificação em áreas de alta carga, como o assento do aro, a estrutura dos raios, bem como a estrela do aro e a flange de conexão da roda.
Para a análise da homogeneidade e profundidade de penetração do tratamento térmico, bem como para a determinação dos perfis de dureza, pode ser utilizado adicionalmente o método Vickers conforme ISO 6507. A inspeção é realizada manualmente na supervisão da produção, dependendo do ambiente de ensaio, ou de forma automatizada em sistemas de inspeção integrados à linha de produção.
Para a realização de ensaios de dureza completos em rodas, o durômetro universal VisionLine da ZwickRoell é a melhor escolha.
Ensaio com pastilhas de freio a disco
Pastilhas de freio a disco São um dos componentes mais importantes de um freio de roda. Para avaliar a qualidade dessas pastilhas, determina-se, entre outros fatores, a variação da espessura da pastilha por meio de uma carga de compressão unidimensional na direção normal à superfície de atrito das pastilhas de freio a disco.
Para essa tarefa, as máquinas de ensaio de materiais da ZwickRoell são equipadas com um dispositivo de compressão com sistema de medição integrado. A medição da deformação é feita por meio de três transdutores de medição os quais se encontram em um círculo primitivo deslocados em 120°. A aplicação de pressão é realizada por meio de uma peça de pressão adaptada que substitui o pistão com aplicação de pressão circular. A suspensão flexível da peça de pressão permite a posição exatamente paralela sobre a pastilha do freio a disco. Dessa forma é garantida a aplicação de pressão absolutamente uniforme e homogênea. A posição de ensaio do indentador de compressão passa pelo eixo central do centro de gravidade da superfície da pastilha do freio a disco. O dispositivo de ensaio é adequado para pastilhas de freio a disco de peça única ou divididas.
Ensaio de dureza em discos de freio
Os discos de freio são componentes críticos para a segurança no sistema de suspensão e estão sujeitos a cargas térmicas e mecânicas extremas durante o funcionamento. Para garantir um comportamento de atrito estável, baixa propensão a fissuras e resistência adequada ao desgaste, na produção em série são predominantemente utilizadas ligas fundidas (GJL) ou materiais compósitos (por exemplo, híbridos de alumínio fundido ou CMCs).
O Ensaio de dureza é utilizado como um método de baixo dano para verificação da qualidade do material de discos de freio:
- Para discos de freio fundidos, o método Brinell conforme ISO 6506 é o procedimento padrão estabelecido. Os ensaios são realizados especialmente no anel de atrito e na área do cubo do disco. As forças de ensaio típicas estão na faixa de HBW 2,5/187,5 a HBW 10/3000 – dependendo da espessura do material, da microestrutura e da especificação. Adicionalmente, o método Vickers conforme ISO 6507 é utilizado para avaliar a microestrutura lamelar perlítica, a fim de inferir a resistência ao desgaste dos discos de freio.
- Em discos de freio revestidos ou tratados termicamente, como variantes de fundição com alto teor de carbono ou endurecidos a laser, pode ser utilizado adicionalmente o método Vickers conforme ISO 6507 para avaliar a microestrutura lamelar perlítica, a fim de inferir a resistência ao desgaste do material.
- Especificações OEM e normas específicas do setor, como a SAE J431 (para ferro fundido cinzento) ou normas internas da empresa, definem as faixas de dureza permitidas e os métodos de execução. Na produção em série, o ensaio é geralmente realizado manualmente ou de forma semi-automatizada, sendo que, em aplicações de alto volume, é cada vez mais integrado diretamente na linha de produção dentro do controle digital do processo.
Para a realização de ensaios de dureza completos em discos de freios, o durômetro universal VisionLine da ZwickRoell é a melhor escolha.
