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Caracterização da Fadiga do Material

Maior desempenho, menor peso ou produção otimizada – o aumento da eficiência ou durabilidade do produto começa com a seleção dos materiais adequados. Compreender os principais parâmetros dos materiais permite alimentar simulações ou construir protótipos.

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FEA fatigue analysis in the HBK Advanced Materials Characterization & Test facility (AMCT)

Fadiga SN e EN

Desde ensaios de fadiga controlados por deformação/carga até à análise de dados necessária para calcular parâmetros de fadiga, a HBK realiza os ensaios e a caracterização necessários para obter estimativas precisas da vida útil em fadiga a partir da FEA e da análise de fadiga.

Saiba mais:

Teste de fadiga sob temperaturas elevadas

A fadiga altera significativamente a vida útil com temperaturas mais elevadas. A HBK possui uma gama de aparelhos para testar temperaturas de –50 °C a +1000 °C. Além disso, fornecemos todas as propriedades para análise isotérmica e Chaboche, a fim de oferecer estimativas precisas da vida útil sob fadiga.

Desgaste das juntas e fixações

Seja para soldagem ou fixação de materiais, a HBK oferece uma variedade de modelos para estimar a vida útil de juntas complexas. Testamos, medimos e derivamos todos os parâmetros necessários para obter estimativas precisas da vida útil sob fadiga.

Materiais inovadores e avançados

Trabalhando em conjunto com instituições acadêmicas e empresas comerciais, a HBK contribui com modelos matemáticos, projetos experimentais e análises de caracterização para fadiga. Nossa experiência abrange diferentes formas de compósitos de engenharia avançada.

Testes personalizados

Nem todos os testes são abrangidos pelas normas. A HBK é reconhecida pelo desenvolvimento de testes personalizados para diversos tipos de aplicações, como a extração de pequenas amostras de componentes fundidos ou a realização de testes de fadiga por torção em eixos a temperaturas elevadas.

Mecânica da fratura

A falha por fadiga é um processo em duas etapas que combina o início da fissura e o seu crescimento até à falha. A HBK oferece uma variedade de modelos de crescimento de trincas, bem como serviços completos de teste e caracterização que permitem estimar com precisão o crescimento de trincas.

O que é 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.

Instalação HBK de Caracterização Avançada de Materiais e Testes (AMCT)

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.

O que são propriedades do material ou Coupon Teste?

O teste de materiais se divide na tarefa de encontrar as propriedades ou características nas áreas de deterioração mecânica, térmica, elétrica, corrosão, radiação e biológica.

Os métodos de teste mecânico podem ser divididos em testes de materiais destrutivos e não destrutivos:

Teste destrutivo: Amostras aleatórias são carregadas tão pesadamente que são destruídas. Isso serve para determinar a carga máxima e o comportamento sob a influência dessa carga.
Teste não destrutivo: As peças do material são testadas sem destruí-las.

Uma classificação adicional dos procedimentos de teste é baseada no tipo de carga:

Teste estático: Cargas (cargas de tração, compressão ou flexão) atuam muito lentamente ou constantemente em uma amostra de material.
Teste Dinâmico: A amostra é submetida a uma carga abrupta ou uma carga agindo periodicamente por um período mais longo.
Teste cíclico: A amostra é submetida a ciclos de carga recorrentes, de dilatação ou alternados, por exemplo, na forma sinusoidal.
Teste de impacto: A amostra é submetida a um impacto como em um teste Charpy.

Em um teste de tração, o Coupon de teste é puxado até seu ponto de ruptura. Com base nas características do material, você obtém uma compreensão real do comportamento do material, quanta energia ele pode absorver, permitindo prever o desempenho do produto em sua aplicação na vida real. Alguns testes também podem precisar ser realizados em câmaras ambientais.

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Integração de uma cadeia de medição HBK em sistemas de teste de materiais

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.

Serviços de testes de fadiga e caracterização

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.

Explore a caracterização da fadiga do material por aplicação

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.

Integração do equipamento de medição HBK no sistema de ensaios Zwick Roell

Nos testes de materiais, dados precisos dos sensores aumentam a compreensão das propriedades dos materiais. A integração do QuantumX permite sobrepor fontes de dados de sensores adicionais, resultando em resultados precisos e confiáveis.

A cadeia de medição HBK pode ser integrada em sistemas como MTS, Instron ou ZwickRoell:

Em tempo real via EtherCAT, PROFINET ou entradas de tensão
Por meio da integração de software para PC, por exemplo, o catman Easy.
Diretamente no software da máquina de teste por meio de comandos API simples

A instalação paralela fornece dados do sensor durante o teste, oferecendo informações sobre o comportamento do material em várias condições.

Saiba mais sobre a Zwick Roell navigate_next

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