Máquina de teste de fadiga dinâmica
Máquina de Teste de Fadiga Dinâmica - Série ToronDFT™
A máquina de ensaio de fadiga dinâmica da série ToronDFT™ fornece carregamento cíclico preciso e de alta frequência para caracterização de materiais, validação de componentes e pesquisa em mecânica da fratura. Este sistema servohidráulico de piso é construído em torno da plataforma da série ToronDFT™, disponível com capacidades de carga de 25 kN, 50 kN, 100 kN, 250 kN e 500 kN. Ela realiza ensaios de fadiga de tração-tração, tração-compressão e totalmente reversíveis em metais, polímeros, compósitos e materiais biomédicos para gerar curvas S-N, determinar limites de resistência à fadiga e medir taxas de crescimento de trincas.
A máquina de ensaio ToronDFT™ utiliza duas colunas rígidas, uma travessa retificada com precisão e uma arquitetura de fixação no piso que mantém o atuador na base para uma aplicação de carga estável na amostra. Um atuador dinâmico de alto desempenho com curso de ±75 mm fornece formas de onda sinusoidais, triangulares e definidas pelo usuário, controladas e em frequências adequadas tanto para regimes de fadiga de baixo ciclo quanto de alto ciclo. Um sistema de controle servohidráulico de circuito fechado, em conjunto com uma célula de carga resistente à fadiga e um extensômetro opcional, mantém o controle preciso de força, deslocamento ou deformação durante todo o ensaio.
O sistema acomoda garras e dispositivos intercambiáveis para testes de tensão axial, compressão, flexão e componentes especiais. Uma unidade hidráulica dimensionada para a estrutura de carga selecionada fornece fluxo e pressão de óleo consistentes, e um controlador digital integrado automatiza a execução do teste, a aquisição de dados e a geração de formas de onda. A Série ToronDFT™ é configurável para atender ao padrão de teste, à geometria da amostra e aos requisitos de produtividade de cada laboratório.
Máquina de Teste de Fadiga Dinâmica - Aplicações da Série ToronDFT™
A série ToronDFT™ oferece suporte a testes de fadiga e mecânica da fratura em diversos setores industriais onde a durabilidade cíclica determina a segurança e a vida útil do produto.
- Pesquisa em Metais e Ligas: caracteriza a resistência à fadiga, os limites de resistência e o comportamento de vida útil em função da deformação de ligas ferrosas e não ferrosas para o desenvolvimento de ligas e conformidade com as especificações.
- Materiais Estruturais Aeroespaciais: gera dados SN e taxas de crescimento de trincas para ligas de alumínio, titânio e superligas à base de níquel usadas em revestimentos de fuselagem, discos de turbina e trens de pouso, de acordo com as normas ASTM E466 e ASTM E647.
- Desenvolvimento de Componentes Automotivos: avalia a durabilidade cíclica de braços de suspensão, eixos de transmissão, fixadores e juntas soldadas sob espectros de carga representativos das condições de serviço em rodovias.
- Testes de Implantes Biomédicos: realiza a validação de fadiga de dispositivos de fixação da coluna vertebral, hastes de quadril, componentes de joelho, placas ósseas e implantes dentários de acordo com as normas ASTM F1717, ASTM F2077 e ISO 14801.
- composto Materials TestingRealiza ensaios de fadiga por tração-tração em laminados de polímero reforçado com fibra e painéis sanduíche, de acordo com as normas ASTM D3479 e ISO 13003, para aplicações aeroespaciais e de energia eólica.
- Qualificação de Soldas e Juntas: submete soldas de topo, soldas de filete e juntas coladas a carregamentos de fadiga de amplitude constante e variável para verificar o desempenho da junta.
- Mecânica da Fratura e Propagação de Trincas: mede da/dN versus ΔK em corpos de prova de tração compacta (CT) e tração média (MT) de acordo com a norma ASTM E647 para análise de tolerância a danos.
- Testes de fixadores e molas: determinam a vida útil à fadiga de parafusos, rebites e elementos de mola sob condições de carga axial e combinada.
Standards
A série ToronDFT™ suporta procedimentos de teste definidos em uma ampla gama de normas internacionais de fadiga e mecânica da fratura.
- ASTM E466 - Prática padrão para condução de ensaios de fadiga axial de amplitude constante controlada por força em materiais metálicos
- ASTM E606 - Método de ensaio padrão para ensaio de fadiga controlada por deformação
- ASTM E647 - Método de ensaio padrão para medição das taxas de crescimento de trincas por fadiga
- ASTM E399 - Método de ensaio padrão para tenacidade à fratura em deformação plana linear-elástica de materiais metálicos
- ASTM E468 - Prática padrão para apresentação de resultados de ensaios de fadiga de amplitude constante para materiais metálicos
- ASTM D3479 - Método de Ensaio Padrão para Fadiga por Tração-Tração de Materiais Compósitos de Matriz Polimérica
- ISO 1099 - Materiais Metálicos: Ensaios de Fadiga: Método de Força Axial Controlada
- ISO 12106 - Materiais Metálicos: Ensaios de Fadiga: Método de Controle de Deformação Axial
- ISO 12108 - Materiais Metálicos: Ensaios de Fadiga: Método de Propagação de Trincas por Fadiga
- ISO 7500-1 - Materiais Metálicos: Calibração e Verificação de Máquinas de Ensaio Uniaxial Estático
- DIN 50100 - Ensaios de fadiga: Execução e avaliação de ensaios cíclicos com amplitudes de carga constantes em corpos de prova e componentes metálicos
Máquina de Teste de Fadiga Dinâmica - Série ToronDFT™ - Principais Características
A série ToronDFT™ combina uma estrutura de carga rígida, um atuador servohidráulico responsivo e um controlador digital em uma plataforma configurável para testes de fadiga.
- Estrutura de carga com fixação no piso: arquitetura de coluna dupla com atuador montado na base, que proporciona uma plataforma estável e com baixo centro de gravidade, minimizando a transferência de vibração para a amostra e os equipamentos circundantes.
- Atuador dinâmico de alto desempenho: um atuador hidráulico com classificação de fadiga e curso de ±75 mm proporciona movimento cíclico consistente em toda a faixa de frequência, suportando tanto testes de resistência de alto ciclo quanto testes de fadiga de baixo ciclo e baixa taxa de amostragem.
- Célula de Carga de Precisão: uma célula de carga com classificação de fadiga (classe 0.5 de acordo com a norma ISO 7500-1) mede a força axial com alta precisão e estabilidade a longo prazo, fornecendo feedback confiável para controle em malha fechada ao longo de milhões de ciclos.
- Controle servohidráulico de circuito fechado: uma servoválvula e um controlador PID digital mantêm a força, o deslocamento ou a deformação dentro de tolerâncias rigorosas, compensando automaticamente as alterações na complacência da amostra à medida que as fissuras se iniciam e se propagam.
- Controlador Digital Integrado: automatiza a geração de formas de onda (senoidal, triangular, quadrada e perfis personalizados), aquisição de dados, contagem de ciclos e término do teste com base em critérios de falha definidos pelo usuário.
- Mecanismo de elevação e travamento da travessa: um sistema motorizado de ajuste da travessa e travamento hidráulico permite o reposicionamento rápido para diferentes comprimentos de amostra e configurações de fixação sem a necessidade de calços manuais.
- Garras e dispositivos de fixação intercambiáveis: garras hidráulicas em cunha, garras mecânicas e dispositivos de fixação personalizados acomodam amostras planas, redondas e componentes para testes de tração, compressão, flexão e carregamento combinado.
- Unidade Hidráulica de Potência (HPU): uma HPU dedicada, dimensionada de acordo com a capacidade da estrutura de carga selecionada, fornece pressão e fluxo de óleo estáveis, com sistemas de filtragem e refrigeração que prolongam a vida útil da servoválvula e do atuador.
- Alta rigidez da estrutura: a rigidez da estrutura, de até 6.5 × 10⁸ N/m no modelo de 500 kN, reduz a deflexão parasita, mantendo o deslocamento medido representativo da deformação real da amostra.
- Amplo espaço de teste vertical: as folgas verticais máximas variam de 1,120 mm (modelos de 25 kN e 50 kN) a 2,000 mm (modelo de 500 kN), permitindo acomodar amostras altas, câmaras ambientais e dispositivos de flexão multiponto.
- Segurança e proteção contra limites: funções integradas de parada de emergência, interruptores de limite superior e inferior e intertravamento protegem o operador, a amostra e a máquina contra sobrecursos e eventos de carga inesperados.
- Configuração personalizável: a capacidade de carga, o curso do atuador, o espaço de teste, a placa de base, as garras, a câmara ambiental e o software do controlador podem ser adaptados ao escopo de testes específico do laboratório.
Teoria e Método
Os ensaios de fadiga submetem um corpo de prova a carregamentos cíclicos repetidos que alternam entre uma força (ou deformação) máxima e mínima em uma frequência controlada. Cada ciclo de carga induz deslizamento microscópico ao longo dos planos cristalográficos do material. Ao longo de milhares ou milhões de ciclos, esses eventos de deslizamento se acumulam, formando bandas de deslizamento persistentes, microfissuras e, eventualmente, uma fissura dominante que se propaga até a fratura do corpo de prova. A relação entre a amplitude da tensão aplicada e o número de ciclos até a falha (a curva S-N) caracteriza a resistência à fadiga de um material.
O acionamento servohidráulico da Série ToronDFT™ converte fluido hidráulico pressurizado em movimento preciso e de alta frequência do pistão. Uma servoválvula modula o fluxo de óleo para o atuador em tempo real, enquanto um controlador de malha fechada compara o sinal de feedback da célula de carga (ou extensômetro) com a forma de onda de comando e ajusta a posição da válvula para manter a amplitude desejada dentro de tolerâncias rigorosas. Essa arquitetura permite testes controlados por força para fadiga de alto ciclo (HCF) e testes controlados por deformação para fadiga de baixo ciclo (LCF), onde a deformação plástica predomina.
Os ensaios de mecânica da fratura ampliam a avaliação da fadiga para além da vida útil total. O operador cria trincas prévias em um corpo de prova entalhado e, em seguida, aplica carregamento cíclico enquanto monitora o comprimento da trinca com um medidor de compliância ou um sistema de queda de potencial. A plotagem da taxa de crescimento da trinca (da/dN) em função da amplitude do fator de intensidade de tensão (ΔK) produz uma curva que captura o comportamento no limiar, no regime de Paris e próximo à instabilidade. Os engenheiros utilizam esses dados para o projeto com tolerância a danos, para definir intervalos de inspeção e para prever a vida útil remanescente de componentes estruturais.
Máquina de Teste de Fadiga Dinâmica - Especificações Técnicas da Série ToronDFT™
| Parâmetro | ToronDFT™ 25 | ToronDFT™ 50 | ToronDFT™ 100 | ToronDFT™ 250 | ToronDFT™ 500 |
|---|---|---|---|---|---|
| tipo de quadro | Chão de pé | ||||
| Carga nominal (kN) | 25 | 50 | 100 | 250 | 500 |
| Espaço máximo de teste vertical (mm) | 1,120 | 1,120 | 1,120 | 1,400 | 2,000 |
| Curso do atuador (mm) | ± 75 | ||||
| Altura da mesa de trabalho (mm) | 900 | 1,000 | |||
| Espaçamento efetivo entre colunas / Largura do teste (mm) | 540 | 650 | 800 | ||
| Diâmetro da coluna (mm) | 80 | 90 | 110 | ||
| Largura da base, esquerda-direita (mm) | 1,100 | 1,200 | 1,500 | ||
| Profundidade da base, da frente para trás (mm) | 800 | 1,000 | |||
| Altura total (mm) | 2,700 | 3,100 | 4,200 | ||
| Rigidez da estrutura (N/m) | 5 × 10⁸ | 6.5 × 10⁸ | |||
| Peso aproximado (kg) | ≈1,250 | ≈1,650 | ≈2,100 | ||