Para que um strain gage possa fornecer uma medição precisa, ele deve ser instalado corretamente no objeto de medição. Este documento irá ajudá-lo a escolher a cola certa e como aplicá-la corretamente no objeto. Também irá ajudar a explicar as diferenças entre as colas, como preparar uma superfície para colagem e fornecer dicas para a instalação do strain gage.

Colas 101: Direto ao ponto

Sendo a forma mais comum de fixar os strain gages em um objeto de medição, uma cola deve ter alta qualidade, a fim de garantir a transferência completa da deformação do objeto de medição para os strain gages. Se você "perder" um pouco da deformação no vínculo entre o objeto e o strain gage, você terá erros em sua medição.

Para ajudar a garantir a transferência integral da deformação do objeto de medição para os strain gages, você deve escolher a cola certa para o seu objeto e, em seguida, instalar o medidor corretamente.

Para entender as opções de colas

Para alcançar a medição mais precisa, você vai querer escolher a melhor cola para o seu objeto e sua aplicação. Para fazer isso, entenda as opções disponíveis para você.

Colas de um único componente vs. colas multi-componente

  • Colas de um único componente estão prontas para usar fora do tubo e não necessitam de componentes de mistura.
  • Colas multi-componentes têm, geralmente, dois componentes que devem ser misturados antes da utilização. Estas colas também têm um pot lifetime, ou seja, um intervalo de tempo em que você pode usar a cola depois de misturá-la (pode ser por minutos ou horas).

Cola cura fria vs. cola cura quente

  • Colas cura fria só precisam estar em temperatura ambiente para instalar o strain gage sobre o objeto.
  • Colas cura quente devem ser aquecidas enquanto curam. No entanto, isso significa que o objeto deve ser capaz de caber em um forno e suportar temperaturas altas enquanto a cola cura. Você também deve ter uma maneira de aplicar e manter a pressão sobre o strain gage enquanto o objeto está no forno. Por estas colas serem aquecidas no processo de cura, elas podem resistir a temperaturas mais elevadas de funcionamento. São muitas vezes usadas na fabricação de sensores.

Tempo de cura

Diferentes colas requerem diferentes tempos de cura, a fim de endurecer. Os tempos de cura, em parte, dependem da temperatura ambiente. Se estiver mais frio, as colas levam mais tempo para curar. Onde as temperaturas são mais quentes, as colas curam mais rapidamente.

Temperatura de operação

Diferentes colas são projetadas para resistir à diferentes temperaturas ambientes. Uma folha de dados de cola irá especificar sua faixa de temperatura operacional. Se você usar o objeto e o strain gage fora da temperatura de funcionamento especificada, poderão ocorrer erros na medição da deformação. Por exemplo, se uma cola foi aprovada para funcionar em ambientes de até 200ºC e for utilizada em um ambiente de mais de 200ºC, isso irá amolecer a cola para uma consistência cremosa e afetará negativamente a medição da deformação.

Além da temperatura, algumas colas também têm parâmetros de umidade.

Viscosidade

As colas são feitas com diferentes viscosidades, porque certos materiais tem melhor performance tanto com colas de baixa ou de alta viscosidade.

  • Colas finas fixam o strain gage no objeto sem a necessidade de uma espessa camada de substância para uma ligação segura. Geralmente, as colas finas são melhores porque uma espessa camada acrescenta distância entre o objeto e medidor, que irá distorcer a leitura da deformação. Esta interpretação errada pode ser agravada se você estiver usando um strain gage de flexão, que depende de uma camada neutra em seu objeto como base para a medição.
  • Colas espessas são melhores para objetos porosos. Por exemplo, as colas finas são simplesmente absorvida no concreto, o que requer uma cola mais espessa e pastosa. No entanto, você ainda deve tentar usar uma camada mais fina possível.

Para saber mais sobre a escolha de uma cola, leia nosso artigo técnico: "Seleção de colas para instalação de strain gages"

Colas HBM

A HBM oferece uma ampla gama de colas para diferentes fins. Aqui é uma prévia de nossos produtos.

Z-70 - A super cola de ação rápida que é o adesivo padrão para a análise experimental de deformação

  • Único componente;
  • Cura fria (temperatura ambiente);
  • Tempo de cura de um minuto com apenas a pressão do polegar;
  • A temperatura de operação é entre -55ºC e 100ºC para medições estáticas (ou seja, o ponto zero é muito importante). A cola pode suportar até 120ºC durante uma medição dinâmica. A humidade deve estar acima de 30%;
  • Baixa viscosidade (adesivo fino).

X60 - Mistura de metacrilato

  • Multi componente - uma cola de dois componentes, contendo um pó e um líquido;
  • Cura fria (temperatura ambiente);
  • Tempo de cura: de 2 a 5 minutos;
  • A temperatura de operação é entre -200ºC e 80ºC para medições dinâmicas;
  • Alta viscosidade (cola espessa) - camada de 65 micrômetros.

 X280 - Uma resina epoxy

  • Multi componente - dois componetes em pacotes easy-mix;
  • Cura quente ou fria com pressão definida;
  • Tempo de cura de 8 horas em temperatura ambiente; 1 hora de cura aquecido a 95ºC;
  • Temperatura de operação de até 200ºC para medições estáticas; 280ºC para medições dinâmicas;
  • Alta viscosidade (cola espessa) - camada de 40 micrômetros.

EP150 - Uma resina epoxy

  • Único componente;
  • Cura quente;
  • Tempo de cura de 6 horas a 160ºC; 1 hora a 190ºC;
  • Temperatura de operação de até 150ºC;
  • Baixa viscosidade; geralmente usada para fabricação de sensores.

EP310S - Uma resina epoxy

  • Multi componente - mistura com duração de um mês;
  • Cura quente;
  • Tempo de cura de 30 minutos a 200ºC; 6 horas a 120°C para fabricação de sensores;
  • A temperatura de operação é entre -270ºC até 310ºC para medições dinâmicas;
  • Baixa viscosidade; geralmente usada para fabricação de sensores.

BCY01

Um acelerador para a super-cola Z70, que pode ser usado para acelerar a cura do adesivo para compensar a baixa humidade. Nota: O acelerador funciona muito rapidamente, portanto, a primeira tentativa de aplicar o strain gage deve ser precisa. Alguns engenheiros simplesmente sopram sobre o adesivo para adicionar umidade ao invés de tentar usar um acelerador.

Saiba mais sobre outros strain gages da HBM acessando hbm.com/strain.

Como preparar a superfície de um objeto para uma cola

É muito importante que você crie uma superfície limpa para a colagem do strain gage no objeto. Se sujeira, graxa, tinta, ferrugem ou outros acabamentos são deixados no seu objeto, a ligação não será eficaz. Primeiro, use raspadores ou moedores para limpar a superfície de quaisquer materiais que possam impedir o strain gage de aderir diretamente ao objeto.

O segundo passo na limpeza da superfície é deixá-la lisa, de modo que ela possa estar limpa de detritos, que podem ter sido criados a partir da raspagem ou moagem. Finalmente, você vai querer usar um solvente de limpeza, tais como RMS1 da HBM, que é projetado especificamente para preparar superfícies para a ligação.

Nota: Para garantir que não há nenhuma camada de óxido presente aonde você deseja instalar o strain gage, você deve limpar o objeto pouco antes de aplicar a cola e o strain gage. Se você não puder aplicar imediatamente o strain gage após a limpeza, uma fita adesiva pode proteger a superfície de oxigênio e da poeira por um período de tempo curto.

Uma vez que a superfície estiver bem limpa, você vai querer deixar a superfície do objeto mais rugosa, o que irá melhorar o poder de ligação, aumentando a área de superfície ativa. Você pode usar o jateamento de areia ou lixa com tamanho do grão entre 180 e 300, dependendo da sua cola. A folha de dados da cola deve identificar o tamanho de grão recomendado. Em seguida, você vai querer limpar a superfície uma última vez. É importante não pular esta etapa, pois é possível que tenha sido depositado sujeira no ponto de medição durante o processo de enrugamento.

Dicas para objetos específicos para cola

A qualidade da instalação do strain gage tem efeito direto sobre a margem de erro de medição na leitura. Aqui estão algumas dicas de preparação de superfície de materiais específicos.

Metais

Em geral, metais como o alumínio, cobre-berílio, cobre e aço são fáceis de preparar com um limpeza padrão e aumento da rugosidade. Normalmente, você pode usar qualquer das colas previamente apresentadas.

É fácil de usar cola em metais, com poucas exceções. Com titânio, você tem que trabalhar rapidamente para aplicar o strain gage porque a cola pode criar camadas de óxido sobre o metal.

 

Plastico

Em vez de preparar plásticos com rugosidade à base de abrasão, você pode optar por uma rugosidade química com Tetra-Etch. Você também pode aplicar plasma de oxigênio em polietileno usando um aplicador de mão. Nem todas as colas trabalham em plásticos, por isso não deixe de ler as folhas de dados das colas depois de ter reduzido as suas escolhas.

Instalando o strain gage

Com sua superfície limpa, áspera e limpa novamente, você está pronto para começar a instalar seu strain gage com a cola de sua escolha. Em primeiro lugar, você deve marcar na superfície onde você gostaria de aplicar o strain gage no ponto de medição do objeto. Use uma caneta esferográfica vazia para marcar a superfície sem deixar tinta, o que teria de ser removido.

Não:

  • Use uma agulha afiada para riscar a superfície. Isso irá danificar os componentes;
  • Toque a superfície. Mesmo dedos limpos podem deixar uma quantidade de óleo e graxa, o que afetará negativamente a ligação;
  • Assopre a superfície. A respiração poderá adicionar umidade e atrair contaminantes.

Uma vez que a superfície estiver marcada, estará pronta para uma limpeza final. Use o desengraxante RMS1 ou um produto similar com um pano para limpeza de celulose limpo, que não solte fiapos, para remover todos os últimos vestígios de graxa. Esfregue com a almofada de limpeza até que não haja vestígios de contaminantes deixados sobre ela. Sempre use uma nova almofada para cada limpeza, e nunca devolva desengraxante em excesso para a garrafa.

Agora você está pronto para instalar o strain gage. Os strain gages da HBM são pré-limpos e prontos para serem aplicados a um objeto. Retire-os da embalagem, usando uma pinça (não tocá-los com os dedos) e coloque-os sobre a marca que você fez com a caneta vazia na sua superfície limpa. Use fita adesiva para cobrir as conexões e mantê-los na posição enquanto você prepara a cola. Você também pode usar fita adesiva para proteger o objeto da cola adesiva uma vez que você aplicá-la. Basta colocar a fita ao redor do strain gage, como se fosse uma barreira. Esta fita vai proteger o objeto da cola.

Leia as instruções da sua cola escolhida, e misture-a se for uma cola multi-componente. Quando a cola estiver pronta, retire a fita com uma pinça, levante o strain gage também com uma pinça, e aplique uma fina camada de cola sobre a marca. Coloque o medidor de volta sobre o adesivo e aplique uma pressão constante. Você não quer que o strain gage mova-se, uma vez que você o colocou sobre o adesivo. 

Depois de ter aplicado o strain gage e o adesivo é curado, remova a borda da fita com uma pinça. Continue a aplicar pressão sobre o medidor. Tenha cuidado para não remover a fita no meio da cura.

Se você estiver usando um adesivo de cura rápida e usando apenas o polegar para adicionar pressão, certifique-se de usar folha de Teflon entre o polegar e o strain gage para que você não cole seu polegar ao indicador acidentalmente.

Para mais informações

Ao escolher a cola certa para seu aplicação e instalar o strain gage corretamente, você pode minimizar os erros de medição e melhorar a precisão de seu strain gage.

Clique aqui para obter mais informações sobre colas, instalação de strain gages e análise experimental de tensão.

Sobre o autor

Jens Boersch atua na HBM há 14 anos como gerente de produto. Já trabalhou com quase todos os produtos, incluindo strain gages, sistemas de amplificação e software de aquisição de dados da HBM. Ele está baseado em Darmstadt, Alemanha.

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