Caracterização da Fadiga do Material

A fadiga do material é o processo pelo qual um material sofre danos progressivos sob cargas cíclicas repetidas, mesmo que os níveis de tensão estejam abaixo de sua resistência estática. Apresentamos uma visão geral concisa:

• Iniciação: Microtrincas se formam em concentrações de tensão, como defeitos superficiais ou contornos de grão.
• Propagação de fissuras: Essas fissuras aumentam gradualmente a cada ciclo de carga.
• Tamanho crítico da fissura: A rachadura atinge um tamanho em que o material não consegue mais suportar a carga, levando a uma falha repentina.
• Fatores de influência: Fatores como microestrutura do material, acabamento da superfície, condições ambientais e natureza da carga afetam a vida útil à fadiga.
• Teste de fadiga: Os testes são realizados para prever a vida útil sob fadiga, submetendo as amostras a cargas cíclicas controladas.

O que causa a fadiga nos materiais?

A fadiga do material é causada por diversos fatores, principalmente relacionados à carga cíclica. A seguir, apresentamos as principais causas de falha por fadiga dos materiais:
 

• Estresse cíclico: Ciclos repetidos de carga e descarga, mesmo em níveis de tensão abaixo da resistência estática do material, podem iniciar e propagar fissuras ao longo do tempo.
• Concentrações de tensão: Áreas com descontinuidades geométricas, como orifícios, entalhes ou cantos afiados, onde a tensão se concentra.
• Qualidade da superfície: Superfícies irregulares ou defeitos superficiais podem servir como pontos de início para rachaduras.
• Condições ambientais Fatores como variações de temperatura, corrosão e oxidação podem acelerar os danos causados pela fadiga.
• Propriedades do material A microestrutura, o tamanho dos grãos e a presença de defeitos internos no material influenciam sua resistência à fadiga.
• Tensões residuais: As tensões remanescentes no material após processos de fabricação, como soldagem ou usinagem, podem contribuir para a fadiga.

Seja para obter maior desempenho, menor peso ou um processo de fabricação otimizado, o aumento da eficiência ou durabilidade do produto começa com a seleção dos materiais adequados.

Desde dados de projeto para análise de fadiga FEA até garantia de qualidade consistente dos materiais, a instalação HBK Advanced Materials Characterization & Test (AMCT) oferece uma ampla variedade de serviços para avaliar esses parâmetros e aumentar a confiança em seu projeto.

A escolha do material desempenha um papel vital em muitas indústrias, já que os fabricantes procuram reduzir o peso e o custo dos veículos, máquinas, construções e dispositivos ou bens de consumo em geral.

Como parte do domínio da integridade estrutural, as características mecânicas dos novos componentes do material, como metal, liga, concreto, polímeros, cerâmica, plásticos estruturais moldados ou compostos avançados, são essenciais para alcançar segurança, durabilidade, flexibilidade, resistência a relação de peso, desempenho, confiabilidade e custo-benefício.

Cientistas e engenheiros em projeto, simulação e teste de produtos contam com propriedades de materiais como tensão, deformação, módulo de tração e coeficiente de Poisson. Dados precisos de propriedade do material evitam falhas no campo e antecipam os problemas antes que eles surjam.

Portanto, o teste de propriedades do material é uma etapa crítica para entender como o seu material funcionará sob uma ampla variedade de tensões. É comumente realizado por máquinas de teste, que atendem aos diversos padrões ISO e STM. No entanto, acrescentar sensores adicionais é altamente recomendado, pois ajuda a obter uma compreensão ainda melhor e mais precisa das características estruturais.

No teste de material, os dados do sensor altamente precisos ajudam a obter uma imagem melhor e mais precisa das propriedades do material e fornecem a vantagem extra de obter dados de teste mais profundos. A integração do QuantumX permite a sobreposição de fontes de dados de sensor adicionais e oferece resultados precisos e confiáveis.

A integração de uma cadeia de medição HBK em sistemas de teste de materiais como MTS, Instron ou Zwick é fácil. Você pode integrar diretamente a unidade:

• Em tempo real via EtherCAT, PROFINET ou entradas de tensão
• Via integração de software de PC, medição com catman Easy em arquivo de dados de fusão paralela
• Diretamente no software da máquina de teste por meio de comandos API simples

A instalação paralela permite que você também obtenha dados do sensor enquanto a máquina de teste de material está funcionando. São possíveis medições em vários lugares no coupon e em qualquer material. Você recebe dados precisos sobre o comportamento do material de acordo com cargas, deformações, temperatura e o que deseja medir.

Quer ver um exemplo? Zwick Roell integrou QuantumX e catman em seu sistema de teste. Leia mais

HBK também oferece teste de material como um serviço, entregando parâmetros de material totalmente caracterizados e interpretados prontos para nós em FAE mecânica ou análise de fadiga baseada em CAE usando nCodeDesignLife.

Calibração de Máquinas de Teste de Materiais

Quando uma máquina de teste de material é calibrada, os pontos de referência do dispositivo de medição são comparados a um sensor de referência calibrado para um laboratório padrão rastreável conhecido. Muitos fabricantes de máquinas de teste de material em todo o mundo calibram seus sensores e máquinas em produção e em serviço com a cadeia de medição de referência HBK.

DMP41 e MGCplus têm um lugar forte em laboratórios em todo o mundo, incluindo o PTB, NIST e outros institutos metrológicos. O QuantumX MX238B é a ferramenta portátil perfeita para serviços de calibração nas instalações do cliente. Todos os dispositivos HBK podem ser rastreados até DAkkS por nosso laboratório credenciado em Darmstadt, Alemanha, garantindo que seus serviços de calibração sejam executados com precisão e eficiência, com resultados rastreáveis. Quer sejam máquinas de teste de materiais estáticos ou dinâmicos, a HBK oferece a solução de medição perfeita.

Por meio do reconhecimento mútuo dos organismos de acreditação nacionais, garantimos a validade mundial de seu certificado de calibração e resultados de medição. Os procedimentos de calibração são determinados por padrões reconhecidos internacionalmente.

A calibração do próprio instrumento também pode ser feita. Em última análise, isso certifica a precisão geral e determina a rastreabilidade das medições. Padrões reconhecidos internacionalmente foram desenvolvidos para calibração de velocidade e deslocamento da cruzeta (ASTM E2658 e E2309), deformação e taxa de carga (ASTM E2309) e medição de tensão, compressão (ASTM E4), torque (ASTM E2624) e força dinâmica ( ASTM E467).

Em suma, a HBK oferece o conjunto de ferramentas certo, permitindo uma variedade de serviços de calibração e manutenção de forma altamente eficiente e rastreável.

Seja para obter maior desempenho, menor peso ou um processo de fabricação otimizado, o aumento da eficiência ou durabilidade do produto começa com a seleção dos materiais adequados. Seja uma liga recém-desenvolvida ou um composto, somente um profundo conhecimento dos principais parâmetros do material permitirá que você alimente a simulação ou construa protótipos. Desde dados de projeto para análise de fadiga FEA até garantia de qualidade consistente dos materiais, a instalação HBK Advanced Materials Characterization & Test (AMCT) oferece uma ampla variedade de serviços para avaliar esses parâmetros e aumentar a confiança em seu projeto.