Ensayos de materiales flexibles y caracterización de propiedades con datos adicionales de alta precisión

En muchísimos sectores, los fabricantes se esfuerzan por reducir el peso y el coste de vehículos, máquinas, construcciones, dispositivos y productos de consumo en general. Por eso, elegir un material u otro tiene una importancia fundamental,

Eso nos lleva inmediatamente al campo de la integridad estructural: es esencial conocer las características mecánicas de los nuevos materiales, como metales, aleaciones, hormigones, polímeros, materiales cerámicos, plásticos estructurales moldeados o materiales compuestos avanzados, si queremos garantizar resultados óptimos en términos de seguridad, durabilidad, flexibilidad, relación resistencia-peso, prestaciones, fiabilidad y eficacia de costes.

Para ello, los científicos e ingenieros que trabajan en diseño, simulación y ensayos de productos analizan una serie de propiedades de los materiales; por ejemplo, las tensiones y deformaciones mecánicas, el módulo de tracción o el coeficiente de Poisson. Cuando se conocen con exactitud las propiedades de un material, es posible evitar roturas en situaciones reales de uso y se pueden anticipar problemas antes de que surjan.

Por todo ello, los ensayos de las propiedades de los materiales son un paso crítico para entender cuál será el comportamiento de un material cuando se someta a una gran variedad de esfuerzos. Habitualmente, estas pruebas se llevan a cabo empleando máquinas de ensayos, conforme a los requisitos de numerosas normas ISO y ASTM. Por otro lado, es muy recomendable agregar sensores adicionales, ya que los datos que proporcionan ayudan a entender mejor y con mayor detalle las características estructurales.

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¿Qué son las propiedades de un material o los ensayos con probetas?

Los ensayos de materiales se desglosan en distintas tareas, encaminadas a determinar sus propiedades o características en términos mecánicos, térmicos, eléctricos y de deterioro por corrosión, radiación y actividad biológica.

Los ensayos mecánicos se pueden dividir en destructivos y no destructivos:

  • Ensayos destructivos: Se aplican cargas a muestras aleatorias hasta el extremo de romperlas. Sirven para determinar la carga máxima y el comportamiento bajo la influencia de dicha carga.
  • Ensayos no destructivos: Las piezas del material se someten a pruebas sin llegar a destruirlas.

Otra clasificación de los procedimientos de ensayo se basa en el tipo de carga:

  • Ensayos estáticos: Las cargas (de tracción, compresión o flexión) se aplican muy lentamente o de forma constante sobre una muestra del material.
  • Ensayos dinámicos: La muestra se somete a una carga brusca o a una carga que actúa periódicamente durante un periodo más prolongado.
  • Ensayos cíclicos: La muestra se somete a ciclos de carga recurrentes, incrementales o alternativos; por ejemplo, de forma sinusoidal.
  • Ensayos de impacto: La muestra se somete a un impacto; es el caso, por ejemplo, del ensayo de Charpy.

En los ensayos de tracción, la probeta se estira hasta alcanzar su punto de rotura. Las características del material permiten conocer de forma realista el comportamiento del material. Sabiendo cuánta energía puede absorber un material, se puede predecir el rendimiento de un producto en condiciones reales. Algunos ensayos deben llevarse a cabo en cámaras climáticas.

Equipos de medida para obtener resultados más fiables

En los ensayos de materiales, cuanto mayor es la precisión de los datos de los sensores, mejor y más exacta es la imagen que se obtiene de las propiedades de los materiales, con todas las ventajas que ofrecen los datos más detallados. La integración de QuantumX permite añadir —de forma sincronizada— datos de sensores adicionales y obtener resultados precisos y fiables.

Es fácil integrar una cadena de medida de HBK en sistemas de ensayos de materiales como MTS, Instron o Zwick. La integración se puede realizar de forma directa de varias maneras:

  • En tiempo real a través de EtherCAT, PROFINET o entradas de tensión.
  • A través de una integración de software para PC: se mide en paralelo utilizando catman Easy y todos los datos se fusionan en un mismo archivo.
  • Directamente en el software de la máquina de ensayos, mediante comandos de API sencillos.

La instalación en paralelo permite también obtener datos de sensores durante el funcionamiento de la máquina de ensayos de materiales. Es posible realizar mediciones en distintos puntos de la probeta y en todo tipo de materiales. Se pueden obtener datos precisos sobre el comportamiento del material cuando se somete a cargas, deformaciones, temperatura o cualquier otro parámetro que se desee medir.

¿Quiere ver un ejemplo?: Zwick Roell integra QuantumX y catman en su sistema de ensayos. Leer más

 

HBK también ofrece ensayos de materiales como servicio. Le proporcionamos parámetros de materiales totalmente caracterizados e interpretados, según análisis de fatiga basados en FAE o CAE, utilizando nCodeDesignLife.

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Calibración

Cuando se calibra una máquina de ensayos de materiales, se comparan puntos de referencia de un dispositivo de medida con un sensor de referencia calibrado hasta un patrón trazable conocido. Muchos fabricantes de máquinas de ensayos de materiales de todo el mundo calibran sus sensores y máquinas —tanto durante la producción como durante el servicio— con la ayuda de una cadena de medida de referencia de HBK.

Nuestro amplificador DMP41 y el sistema DAQ MGCplus se utilizan en importantes laboratorios de todo el mundo, como el PTB alemán, el NIST estadounidense y otros centros metrológicos. El módulo QuantumX MX238B es la herramienta portátil perfecta para prestar servicios de calibración a domicilio en las instalaciones de los clientes. Todos los dispositivos de HBK tienen trazabilidad DAkkS, proporcionada por nuestro laboratorio acreditado en Darmstadt, Alemania: la garantía de que nuestros servicios de calibración se prestan de forma precisa y eficiente, con resultados trazables. HBK le ofrece siempre la solución de medición perfecta para máquinas tanto de ensayos estáticos como dinámicos.

Además, gracias al reconocimiento mutuo entre organismos nacionales de acreditación, le garantizamos que su certificado de calibración y los resultados de sus mediciones son válidos en todo el mundo. Los procedimientos de calibración se definen en normas reconocidas a escala internacional.

También es posible calibrar el propio instrumento. Con ello, se certifica en última instancia la precisión general y se garantiza la trazabilidad de las mediciones. Existen normas internacionalmente reconocidas para la calibración de la velocidad y el desplazamiento de una cruceta (ASTM E2658 y E2309), la aplicación de carga y deformación (ASTM E2309) y la medición de tensión, compresión (ASTM E4), par (ASTM E2624) y fuerza dinámica (ASTM E467).

En definitiva, HBK dispone de las herramientas necesarias para prestar distintos servicios de calibración y mantenimiento de una manera altamente eficiente y trazable.

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