Sistemas de Ensaio. Máquinas e Sistemas de Ensaio para a Indústria Automotiva. Skr 2015/05/17. Testes Inteligentes

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1 Sistemas de Ensaio Máquinas e Sistemas de Ensaio para a Indústria Automotiva Skr 2015/05/17 Testes Inteligentes

2 Este Catálogo apresenta uma visão geral das máquinas, instrumentos e sistemas de ensaio produzidos pela Zwick Roell AG e de suas aplicações para o teste de materiais e componentes utilizados nos vários setores da indústria automotiva e seus subfornecedores. No entanto, este catálogo representa apenas uma parte do nosso programa global. Índice Grupo Zwick Roell... 3 Condições da Indústria Automotiva Hoje... 4 Tarefas de Inspeção em Pesquisa e Desenvolvimento... 5 Matérias-primas e Intermediárias... 5 Fadiga na Indústria Automotiva... 7 Tecnologias de União na Indústria Automotiva... 8 Requisitos de Teste no Desenvolvimento em Série e de Produção... 9 Motor e Transmissão... 9 Chassis Carroceria Eletrônica / Mecatrônica Interior / Sistemas de Segurança Produtos e Soluções para o Ensaio de Materiais Semi-Estáticos Durômetros Máquinas de Ensaio para Testes de Materiais Quadro de Carga e Drives Sistemas de Medição e Controle testxpert II Células de Carga, de Torque e Plataformas de Medição de Força Suporte da Amostra Extensômetro Câmaras de Temperatura Acionamentos Individuais Produtos e Soluções para Fadiga Dinâmica e Impacto Dinâmico Máquinas de Ensaio de Fadiga Componentes para Soluções de Banco de Ensaios Eletrônica de Medição e Controle Máquinas de Ensaio de Impacto Dinâmico Pacotes de Modernização para Máquinas de Ensaio de Material de todos os Fabricantes Serviços da Zwick

3 O Grupo Zwick Roell Com mais de um Século de Experiência nos Ensaios de Materiais O ensaio mecânico é uma das disciplinas mais antigas de testes de materiais. Leonardo da Vinci e Galileu Galilei já consideravam as tensões de flexão e as propriedades elásticas dos materiais nos séculos XV e XVI. Ao longo do tempo mais conhecimento foi adquirido. No século XVIII, as primeiras máquinas de ensaio foram criadas na França. Desde 1920 a empresa Roell & Korthaus tem se dedicado ao teste de materiais. A Zwick iniciou suas atividades no ano 1937 com a construção de aparelhos, máquinas e instalações para a realização de ensaios mecânicos de materiais. Muito antes, já no ano de 1876, o Prof. Seger fundou um laboratório de química como uma empresa de consultoria científica e tecnológica para a indústria mineradora. Durante o século XX a Toni Technik tornouse uma das principais especialistas em construção de sistemas de ensaios de materiais. Nossa divisão especializada em tecnologia de sensores para medição de carga e alongamento foi consolidada pela aquisição das empresas GTM (2007) e pela austríaca Messphysik (2006). Os vários anos de experiência da Zwick são reforçados por uma política de contato frequente com nossos clientes. Com esta base sólida, a empresa fornece uma ampla gama de produtos e soluções desde máquinas padronizadas de baixo custo até projetos especiais para testes específicos. A mecânica moderna, o desempenho eletrônico e o software orientado à aplicação, são os pré-requisitos para a versatilidade e alta eficiência destas máquinas e sistemas de ensaios modernos. No entanto, a Zwick Roell AG é muito mais do que apenas um fornecedor de produtos. Desde 1994 a empresa é certificada de acordo com a DIN EN ISO 9001 e, assim, garante uma alta qualidade de seus produtos e serviços. Contando com laboratórios de calibração certificados, as empresas do Zwick Roell AG possuem meios e competências para efetuar calibrações e certificá-las com documentação reconhecida internacionalmente. Desde 1992, essas empresas compõem o Grupo Roell Zwick, o qual passou a ser uma sociedade anônima. A Zwick Roell AG foi reorganizada em Julho de 2001, englobando as empresas Zwick, Toni Technik e Indentec Ltda. Essas empresas fornecem um amplo conjunto de soluções em testes de materiais e componentes desde testes de dureza manuais, até sistemas de testes complexos para aplicações em processos industriais. A partir de maio de 2002, a ACMEL Labo, fabricante francês de equipamentos de laboratório para a indústria cimenteira, começou a fazer parte da Zwick Roell AG. Fig 1: Zwick Roell AG e Zwick GmbH & Co. KG: Prédio da Administração, Ulm, Alemanha 3

4 Condições Atuais da Indústria Automotiva O mercado automotivo está sujeito a forte concorrência global, do qual é caracterizada por rápidas mudanças dentro dos segmentos de veículos, novos mercados e novos prestadores de serviços demandando consequentemente melhoria da capacitação técnica. Neste contexto, o uso de métodos de desenvolvimento baseados em CAD está crescendo continuamente. Estes métodos de simulação devem ser acompanhados nas várias fases do desenvolvimento de ensaios e testes dos componentes reais. Por um lado, os sistemas de desenvolvimento demandam as características físicas dos materiais utilizados tais como sua resistência à tração, ao escoamento, à fadiga e sua rigidez. Por outro lado, os modelos de cálculo devem ser calibrados tão cedo quanto possível, com os dados experimentais reais. Consequentemente, os testes de laboratório continuam a ser um requisito fundamental no desenvolvimento do veículo. As características de rigidez e de resistência dos materiais, componentes e soldas para as condições padrão e de impacto, bem como suas características de fadiga e de simulação de processos, são resultados fundamentais. Uma Grande Variedade de Produtos e Aplicações A Zwick oferece uma ampla variedade de máquinas de ensaio e sistemas de testes que foram desenvolvidos especificamente para a indústria automotiva. O programa vai de durômetros portáteis para borracha, máquinas de ensaio de materiais, máquinas dinâmicas e sistemas de testes controlados por computador com atuadores para vários eixos, até sistemas complexos para a simulação das condições reais das estradas sobre os componentes ou veículo completo. Ao compreender a gama completa de aplicações de teste, a Zwick oferece um software universal de testes, ferramentas de análise de dados e soluções para gerenciamento de informações de laboratório (LIMS) que permite resultados significativos. Programas modulares e flexíveis, uma grande variedade de acessórios, eletrônica digital e software de aplicação inteligente são desenvolvidos e atualizados constantemente. Além disso, nossa rede de serviços oferece possibilidades de calibração, manutenção e modernização. Demandas dos Clientes Visual Concorrência Consumo Eficiente Desenho Características Próprias Dinamismo e Agilidade Diferenciação / Estética Inovações Conforto Qualidade Preços Alta Segurança Rendimento Aumento da Eficiência Ciclos de Inovação Curtos Economia de Materiais Produção Regional Leis / Meio Ambiente Redução das Emissões Reciclagem Segurança Fatores que Influenciam o Projeto Técnico Tarefas Típicas para a Indústria Automotiva Pesquisa e Desenvolvimento Básico Desafios Atuais Prestação de novos materiais para um veículo leve e sistemas de acionamento eficientes Desenvolvimento de Série e Produção Desafios Atuais Verificação de modelos computacionais com dados reais Confirmação das decisões de produção Responsabilidades Atuais Lançamento de novos materiais Avaliação das propriedades dos materiais para a simulação Identificar as características de componentes através de ensaios e simulações Responsabilidades Atuais Gestão da Qualidade na Produção e no Fornecimento Verificação das conformidades Determinação/Aprovação de tolerâncias na produção Garantia de conformidade na produção 4

5 Tarefas de Inspeção em Pesquisa e Desenvolvimento Básico Matérias-primas e Intermediárias As máquinas da Zwick são utilizadas para determinar as propriedades mecânicas de quase todos os materiais e componentes utilizados na produção de automóveis. Ensaios Semi-Estáticos em Metais Testes em metais desempenham um papel essencial. Por exemplo, para o desenvolvimento de aços de alta resistência ou de metais leves para as construções leves, as características de rigidez e resistência da área da carroceria nas condições normais são determinadas por ensaios realizados com máquinas de ensaios semi-estáticas. No entanto, estas características dependem da carga aplicada, isto é, elas devem ser obtidas sob condições de colisão determinada com máquinas de impacto ou de alta velocidade. Para o material ser aprovado, as características de fadiga e deformação também devem ser determinadas. Com a tendência de materiais alternativos ou materiais híbridos, e do uso de materiais em diferentes áreas do veículo, testes semelhantes em plásticos, elastômeros, espumas e compósitos na indústria automotiva também são comuns. Porém, como os materiais alteram suas características dependendo da temperatura, mesmo os testes nas temperaturas de trabalho devem ser realizados. Também no domínio da soldagem, tais ensaios são essenciais. Aqui a Zwick oferece soluções em uma faixa de temperatura de -80 C a 1600 C. Fig 1: Ensaio de tração na amostra de metal Fig 2: Ensaio de Embutimento de chapas Fig 3: Ensaio de tração em um forno de alta temperatura Ensaio de Resistência à Fadiga e Força Dinâmica de Metais Fig 4: Pêndulo de impacto Fig 5: Ensaio de fadiga em bielas Fig 6: Ensaio de fadiga em forno de alta temperatura 5

6 Ensaios Semi-Estáticos sobre Plásticos, Borracha e Material composto Fig 1: Ensaio de tração em borracha Fig 2: Ensaio de flexão de 3 pontos Fig 3: Ensaio de compressão no compósito Ensaios de Fadiga e Força Dinâmica de Plásticos, Borracha e Material composto Fig 4: Pêndulo de impacto Fig 5: Ensaio de fadiga em amortecedores Fig 6: Ensaio de formação de trincas com de borracha temperatura e videoxtens Ensaios de Espumas Fig 7: Ensaio de deformação Fig 8: Ensaio de fadiga Fig 9: Teste de repuxo 6

7 Fadiga na Indústria Automotiva Princípios Básicos A resistência à fadiga é definida como uma ciência interdisciplinar por meio da interação entre as solicitações mecânicas, os métodos de produção, as características do material e o design. Solicitações, Incluindo Influências Ambientais características do material. A determinação destes parâmetros pode ser feitos através de uma máquina de ensaio servo-hidráulico ou em um equipamento Vibrophore produzido pela Zwick. Se o componente for considerado adequado quanto a avaliação de sua vida útil, os testes de componentes poderão ser realizados em protótipos destes componentes. Construção Protótipos Virtuais O passo seguinte no processo de desenvolvimento é a verificação de grupos de componentes e o exame de todo o veículo. Se esta for bem sucedida, o desenvolvimento pode ser aprovado. Validação Protótipos de hardware Material Fadiga Produção Componente Ensaios de veículos Custos Construção Distribuição de Tensão Verificação do Sistema Fig 1: Fatores que influenciam a resistência à fadiga (Fonte: Prof. Dr. Sonsino) Os parâmetros de material como entrada para o modelo de durabilidade Verificação dos subsistemas A solicitação do veículo ou do componente, incluindo todos os eventos especiais deve, portanto, ser conhecido na indústria automotiva para estimar a resistência à fadiga matematicamente e experimentalmente. Acumulação de Danos Testes de Componentes Fadiga de Componentes até a Falha Fig 2: Desenvolvimento e aprovação no desenvolvimento de veículos (Prof. Dr. Stauber) As características mecânicas dos materiais e a qualidade dos componentes de fabricação representam os dados de entrada necessários para medir a resistência à fadiga de componentes. Para estimar a expectativa de vida matematicamente, são, portanto, necessários detalhes do design do componente. Processo de Desenvolvimento e Aprovação O processo de desenvolvimento de um novo componente começa com seu projeto. Se a distribuição de tensão inicial para o componente está disponível, a expectativa de vida dos componentes pode ser estimada utilizando as solicitações aplicadas ao componente as Fig 3: Teste de resistência à fadiga em bielas Fig 4: Curva S-N Determinação das Propriedades dos Materiais Os Testes de fadiga são geralmente suficientes para caracterizar as propriedades do material. Para ensaios de componentes, mais e mais amplitudes variáveis são necessárias, o qual pode ser representado por um bloco de programa de teste. Para componentes complexos ou componentes com necessidades complexas, as vezes é necessário repetir o teste de fadiga. 7

8 Tecnologia de União na Indústria Automotiva 1 2 Em um veículo são utilizados métodos de união diferentes, os quais devem ser caracterizados mecanicamente. O chassi composto envolve predominantemente uma junção linear, focando na vida útil do componente ou na junta soldada. Para a carroceria, as uniões linear, local e laminar (ou várias combinações destas) são utilizados O foco aqui é no dimensionamento de componentes para ser à prova de impactos, mas não deve ser negligenciada a expectativa de vida. Além da expectativa de vida e segurança na colisão, a rigidez é um critério importante para o desenvolvimento da carroceria e chassis. As propriedades mecânicas das juntas devem ser determinadas de acordo com as seguintes cargas: semi-estáticas, dinâmica cíclica e de impacto. Fig 1: Visão Geral dos tipos de união na Indústria Automotiva: 1. Solda por resistência, 2. Soldagem por feixe de laser, 3. Colar, 4. Soldagem a arco gás inerte, 5. Parafusos, 6. Rebites, 7. Rebitagem A tabela abaixo mostra algumas formas comuns que podem ser utilizadas para a caracterização das juntas. Os dados obtidos experimentalmente (teste de tração semiestático, ensaios de fadiga e de impacto) podem ser usados para garantir a qualidade, para estimar a vida útil ou para calcular impactos. Se componentes similares forem usados, eles podem ser utilizados como modelos de validação da vida útil ou de impacto. Espécime Tensão Amostra KS-II Amostra H Impacto T Peel-stress de Cisalhamento Tipos de Conexão Pontual Linha o Laminar Materiais de Folha Fina Coeficiente de Carga R=0, R>0 e R<0 R=0, R<0 R=0, R<0 R=-1, R>0, R<_ 0 R=0, R>0 Determinação das Características de Fadiga Ações de Componentes relacionados Despesa o o - Carga Semi-estática, Semi-estática, Fadiga Semi-estática, Semi-estática, Fadiga, Impacto Fadiga, Impacto Fadiga, Impacto Fadiga, Impacto Tabela 1: Geometria da amostra para determinar as propriedades mecânicas das juntas 8

9 Requisitos de Verificação do Desenvolvimento em Série e Produção Interior / Segurança O objetivo do desenvolvimento em série e da produção é garantir a maturidade do produto e do processo. Para isso exigem-se, entre outras coisas, as características dos materiais (tal como exigido pelo desenvolvimento básico verificado), teste de limites das juntas e a função ou as características dos componentes. Estes exemplos típicos dos diferentes segmentos dos veículos são apresentados nas páginas seguintes. Motor e Transmissão Chassis Carroceria Eletrônica / Mecatrônica Fig 1: Os aplicativos da Zwick são divididos nos segmentos ilustrados Motor e Transmissão O objetivo principal do projeto de desenvolvimento e produção da série é o aumento consistente da eficiência das unidades de acionamento, com características dinâmicas otimizadas e uma maior redução das emissões. Para este fim, os novos sistemas que serão desenvolvidos são mais leves, tendo através da otimização dos parâmetros de operação (por exemplo, por pressões e temperaturas mais altas) um menor consumo de energia e / ou emissões mais baixas. Para estes sistemas, novos materiais e combinações de materiais são usados, que devem suportar as tensões mais elevadas em condições reais de trabalho, por exemplo, temperatura ambiental ou corrosão agressiva. Testes de Fadiga no Bloco de Cilindros Os motores de combustão consistem em três componentes principais: o bloco do motor; o virabrequim; e o cabeçote. O bloco pode ser constituído por uma um ou mais cilindros individuais. É constituída por uma ou mais peças de ferro fundido ou, cada vez mais, de metal leve, por exemplo, de alumínio ou compósitos de metal de alumínio / magnésio. O bloco é submetido a várias solicitações, incluindo momentos de inércia de massa, momentos de torção e cargas decorrentes da transmissão, e de forças de pressão a partir da cabeça do cilindro para os mancais do virabrequim. No exemplo ilustrado: Solicitações do virabrequim sobre os casquilhos com 10x10 6 ciclos Solicitações sobre raio interior dos casquilhos Vantagens da Solução com Vibrophore: Produtividade mais alta Menores custos de energia Teste a temperaturas de até 150 C Compensação para a folga dos mancais Teste de todos os mancais Bloco de Cilindros Mancais Base Fig 2: Modelo de bloco de cilindros 9

10 Ensaios de Fadiga em Bielas A complexidade das cargas que atuam sobre as bielas requer um desenho em conformidade com os requisitos da própria biela. Esta complexidade também se aplica aos materiais utilizados. O limite de fadiga das bielas presume-se ser aproximadamente N = 5 x 10 6 ciclos e a haste de ligação pode ser dividida em três zonas de carga. Ambos os olhais devem ser testados em condições reais, ou seja, com folga e numa faixa de temperatura de 90 a 120 C, imerso em óleo. O Vibrophore da Zwick, com fixações especiais, permite uma frequência de teste até 250 Hz. O número de amostras medidas é alto e há pouco consumo de energia, o que reduz os custos operacionais. Olhal Menor Haste Olhal Maior Fig 1: Áreas de carga de bielas Fig 2: Suporte para bielas para Vibrophore Amsler HFP 250 Testes de Fadiga de Correntes O Vibrophore é ideal para determinar as características de fadiga dos componentes de correntes de transmissão de produção em série. A frequência de ensaio até 50 Hz se torna adequada para determinar as características de fadiga e os limites de correntes contínuas e de seus componentes (por exemplo, elos de corrente). Os componentes eletrônicos do controlador são projetados especificamente para testes em correntes. Por isso, correntes com grandes alterações para amortecimento podem ser medidas também. Além disso, é possível uma adaptação dos padrões de testes para especificações particulares do cliente. Fig 3: Testes de cadeia com Amsler HFP 5100 Fig 4: Testes de cadeia com Vibrolino da Zwick 10

11 Ensaio de Mantas para Conversores Catalíticos O objetivo deste ensaio é determinar a rigidez e o coeficiente de atrito das mantas de catalisador expostas a altas temperaturas. Para isso, uma máquina de ensaio de materiais está equipada com placas de pressão aquecidas até um máximo de 980 C. Duas camadas de materiais, separadas por uma placa de metal, são inseridas dentro das placas de pressão. Em seguida, as placas são aquecidas, a carga de ensaio vertical é aplicada e, assim, a distância dentro das placas de pressão é controlada por meio de um extensômetro a laser, com uma precisão de ± 5 µm. Com um segundo eixo de ensaio adicional, a folha de metal é então movida horizontalmente entre as duas camadas. A força necessária pode ser convertida em um coeficiente de atrito de temperatura específico. Fig 2: Medição de rigidez e de atrito de mantas para conversores catalíticos Ensaios de Fadiga em Virabrequins Para os ensaios de fadiga sobre os virabrequins, podem ser usados o Amsler Vibrophore ou uma máquina de ensaio servo-hidráulica. No caso mostrado, a curva SN é determinada segundo o DIN Considerando a frequência relativamente baixa de Hz, uma máquina de ensaios servo-hidráulica foi usada. A fadiga ocorre por meio de tensões de flexão. A mesa de montagem e a ferramenta podem ser reconfigurados para permitir que todos os segmentos dos virabrequins possam ser testados. O limite de fadiga assumido aqui é de aprox. N = 3 x 10 6 ciclos. Ciclos senoidais com força controlada são realizados segundo o método de escada. É possível usar a mesma máquina para testes de fadiga via carga de torção. Fig 1: Amsler HB 50 para os ensaios de fadiga nos virabrequins Fig 3: Testes de fadiga por curvatura de acordo com a norma DIN

12 Teste de Embreagem Axial Teste de Embreagem Axial/Torção Propriedades importantes para o desenvolvimento, mas também para a produção de embreagens de fricção, são as características de: Força de contato e deslocamento Força de liberação e deslocamento Deslocamento da placa de pressão da embreagem Paralelismo da placa de pressão para o disco de embreagem No teste de liberação, o êmbolo é pressionado sobre o diâmetro interior contra o diafragma da mola, e, assim, a característica de força x deslocamento é medida. No teste de pressão, um êmbolo é pressionado diretamente contra o platô da embreagem, medindo a curva característica da mola do diafragma entre a placa de pressão e o disco de embreagem. Estes testes são realizados em condições extremas e em condições normais de uso. Ambas as características são critérios importantes para uma operação confortável, mas também para a transmissão segura de torque do acoplamento. Fig 1: Zwick Z020 Fig 2:Teste de deslocamento em embreagens Fig 3: Máquina de ensaio horizontal especial para discos de embreagens Embreagens de fricção seca estão entre os meios utilizados para aplicação e interrupção (afastando sem dificuldade) do fluxo de torque. Em conjunto às características axiais mencionadas acima, as características de torção são extremamente importantes: Cruzamento zero (média do ângulo de rotação entre o carregamento e descarregamento) Curva de pré-amortecimento e amortecimento principal (controlado via ângulo ou torque) Curva parcial (semelhante à curva de pré-amortecimento e de amortecimento principal; para determinar o coeficiente de atrito) Torque de arrasto (torque mínimo admissível após desacoplamento) Para além das curvas características de torque, as seguintes curvas axiais estão determinadas: Curva característica de força / deslocamento das molas entre os discos da embreagem Não paralelismo (com pré-carga) Espessura dos discos de embreagem (medição com pré-carga) O sistema de teste tem as seguintes características: layout horizontal Sistema com dois eixos de tração livremente ajustáveis Plataforma de medição de Força / Torque capaz de medir torques muito baixos (de 1 Nm, torque de arraste, cruzamento zero) e grandes torções (até Nm, curva característica do amortecedor principal) simultânea com medição da força axial de até 20 kn. Fig 4: Disco da embreagem (flecha) e plataforma de medição de carga (lado direito) 12

13 Chassis Como uma ligação para o asfalto, o chassi define propriedades importantes como a dinâmica, a segurança, o conforto e a eficiência de combustível. Devido à interpretação dos componentes de segurança crítica de acordo com a norma IEC SIL, considerações de potencial redução de peso acompanham o desenvolvimento de novos materiais e novas tecnologias confiáveis. Neste contexto, são testes importantes os multiaxiais de carga semi-estática e dinâmica (vertical, horizontal, de torção) e de medição dos componentes resultantes da carga para determinar as curvas de carga / deslocamento e as propriedades de fadiga. Teste Sistema de Direção Este sistema é usado para testar as forças e momentos de atrito, incluindo o "Efeito stick-slip", dentro e fora do eixo de teste. A solução multiaxial apresentada consiste: A máquina de teste horizontal com Fmax = 20 kn 3 eixos controlados com testcontrol (axial, força lateral e torção) 3 eixos manualmente ajustáveis para adaptação às formas estruturais de ligação de direção. Fig 1: multiaxial Zwick Z020 para teste de tensão, compressão, torção software testxpert para controlar os três eixos Cabine completa com CE Placa perfurada universal para a montagem do dispositivo Eixos de Acionamento: 1. Tração/Compressão axial 20kN 2. Torção 100 Nm 3. Tração/Compressão lateral 1kN Eixos Manuais: 4. Força lateral: posição axial 5. Fixação passiva: posição vertical 6. Aperto passivo: posição horizontal Fig 2: Eixos individuais Testes de Produção de Eixos Telescópicos de Direção do Caminhão Para a produção automatizada das colunas de direção, duas máquinas de ensaio da Zwick podem ser integradas à linha de montagem. O primeiro equipamento pode ser utilizado para determinar o ângulo de rotação máximo no meio do processo de produção, permitindo a análise das etapas de montagem anteriores. Um sensor de ângulo especial foi desenvolvido para os requisitos de alta precisão em relação à medição do ângulo de torção relativo. A segunda máquina de ensaio deve ser posicionada no fim da linha de produção para determinar a força de deslocamento do eixo de direção. Fig 3: Teste do eixo de direção telescópico na linha: Máquina 1 "ângulo de torção" Fig 4: Teste do eixo de direção telescópico na linha: Máquina 2 "carga deslocamento" 13

14 Ensaios para Pastilhas de Freio Pastilhas de freio de disco são um dos componentes mais importantes do freio da roda. Para determinar a qualidade das pastilhas, um método é a medição de mudança da espessura da pastilha com uma carga de compressão unidimensional na direção da força normal de fricção de superfície. Para esta tarefa são usadas as máquinas de ensaio de materiais da Zwick com um kit de compressão de teste equipado com sistema de medição integrado. A medição da deformação ocorre através de três sondas, que são posicionadas em ângulos de 120. Fadigas Multiaxiais dos Componentes de Silenciador de Escapamento Esse aplicativo consiste em um teste de dois eixos dinâmicos (10 kn vertical e 1 kn horizontal) em um silenciador. O teste é feito com uma máquina de mesa servo-hidráulica e Software testxpert. A força de cisalhamento é aplicada com um cilindro pequeno, que está integrado na parte inferior do dispositivo. Isto permite a simulação real de carga do silenciador e, assim, determinar as suas propriedades de fadiga. Ensaios Multiaxiais de Amortecedores Para medir as características de amortecimento em amortecedores hidráulicos este sistema de teste foi equipado com três eixos. A força vertical (carga axial) é aplicada pelo eixo da máquina de ensaio. As forças horizontais e os momentos de torção que ocorrem durante o esterçamento, aceleração, frenagem etc., são gerados por um cilindro de ensaio montado horizontalmente e uma unidade de torção. Os atuadores de teste podem ser controlados individualmente e independentemente. Através destes é possível determinar as características de amortecimento, atrito, viscosidade em diferentes velocidades axiais, com e sem força lateral e / ou momento de torção. Fig 1: Instalação de ensaio das pastilhas A pressão é aplicada através de um pistão montado de forma segura em uma cabeça esférica, resultando numa aplicação de força circular. A suspensão flexível do pistão garante contato exatamente paralelo da pastilha de freio, resultando na aplicação de uma pressão absolutamente uniforme e homogênea. A posição do teste de compressão atravessa o eixo central do centro da área da pastilha de freio. O dispositivo de ensaio é adequado tanto para pastilhas únicas ou pastilhas de freio divididas. Fig 2: Teste biaxial de um silenciador Fig 3: Testes multiaxiais de amortecedores 14

15 Buchas de Elastômeros As buchas de elastômeros cumprem uma série de funções no chassi, incluindo as juntas, equalização, isolamento de vibração e amortecimento. Propriedades Viscoelásticas de Buchas de Borracha-Metal na Produção Baseado na máquina de ensaio padrão, um sistema de teste foi desenvolvido para determinar, entre outras coisas, a rigidez semi estática e dinâmica, o fator de perda e o ângulo de perda de rolamento da borracha-metal. Além disso, o sistema foi equipado com uma cortina de luz de segurança e um controle adicional de duas mãos. Um mostrador com os resultados do ensaio entre um campo de tolerâncias pré-definido e um sinalizador sonoro eletrônico, permitem que o operador execute outras tarefas durante os testes. A parametrização do processo de teste, a avaliação e apresentação dos resultados são realizadas com software testxpert. Ensaios Multiaxiais de Molas Pneumáticas O objetivo deste sistema de ensaio é dar suporte ao controle de qualidade e ao desenvolvimento de molas de ar de acordo com a norma EN É constituído por uma máquina de ensaio com Fmax = 250 kn, além de uma unidade horizontal eletromecânica com Fmax = 50 kn e uma plataforma de medição de força com cinco transdutores de força (3x verticalmente, 2x horizontalmente). As características de rigidez axiais e horizontais das molas pneumáticas são determinadas pelas cargas verticais, horizontais ou combinadas. Os seguintes canais podem ser controlados individualmente: Carregamento e deslocamento vertical e / ou horizontal Pressão do ar ou outra variante de fluido interno Fig 3: molas pneumáticas com suporte O sistema está equipado com uma mesa de carga para a fácil inserção das amostras na máquina de ensaios. Fig 1: Teste de fadiga sobre amortecedores de metal-borracha Fig 2: Testes de molas pneumáticas com carga axial e horizontal 15

16 Testes em Molas Pneumáticas em Diferentes Temperaturas Com este sistema de teste, as propriedades viscoelásticos de molas pneumáticas e suas propriedades de fadiga são investigadas em diversas temperaturas. O sistema é uma máquina de ensaio servo-hidráulica com cilindro de armazenamento hidrostático. Um dispositivo de compressão especial (montado sobre uma abertura em T) permite testes de várias formas e tamanhos de molas pneumáticas. Além disso, o dispositivo está equipado com dois sensores para medir o diâmetro da mola pneumática. Todo o dispositivo pode ser usado numa câmara de temperatura numa faixa de -80 a 250 C. A câmara de temperatura, montada num carrinho, pode ser acoplada e desacoplada da máquina. Fig 2: Amsler HB100 Sistema de testes servo-hidráulico com câmara de temperatura Fig 1: Câmara de temperatura com carrinho 16

17 Dispositivo de Pressão para Molas de Precisão A Zwick oferece um dispositivo de pressão para molas de precisão que consiste em uma máquina de ensaio com coluna única (zwicki- Line) e um testcontrol eletrônico. O dispositivo pode ser usado como uma máquina de ensaio perfeita para testar molas. A alta rigidez transversal do dispositivo o protege de eventual sobrecarga. As placas de pressão desmagnetizadas no chão estão alinhadas em paralelo com uma margem de erro de 1µm/10mm. As guias de precisão permitem somente movimentos verticais precisos das placas. Os erros de medição causados pela deformação ou forças laterais das molas são reduzidos ao mínimo graças à célula de carga extremamente rígida, que é insensível às forças transversais. O programa testxpert é adaptado às necessidades do teste das molas. O dispositivo de pressão para molas de precisão permite que uma excelente capacidade de bitola seja alcançada. Sistema de Teste de Molas Multicanais Com plataformas de medição multicanais, a curva de efeito da força de molas de compressão helicoidais pode ser encontrada (como as molas de válvulas ou de Suspensão Automotiva). Para isso, os sistemas de ensaio padrão estão equipados com uma plataforma de medição de força de seis ou nove componentes. Isto permite a determinação específica dos pontos de intersecção da mola e da força resultante de seus componentes, que surgem na mola com carga de compressão. Estes parâmetros são importantes para avaliar os atributos de qualidade, de atrito, desgaste e durabilidade. Fig 2: A tela de testxpert mostrando o ponto de força da mola e a linha de intersecção Fig 1: Sistema com Molas de Precisão Fig 3: Dispositivo para Molas de Precisão para forças até 500 N Fig 4: Máquina de ensaio com plataforma de medição multicanal de energia para molas helicoidais 17

18 Rodas e Pneus A roda é uma das invenções mais importantes da humanidade, para a qual não existem modelos na natureza. No setor automotivo as rodas consistem de aro de aço, de metal leve ou de compósito, associadas aos pneus. O pneu é um órgão complexo de materiais compostos e propriedades físicas diferentes. Ele é a ligação entre a estrada e o veículo e transfere todas as forças e momentos. Os sistemas de teste da Zwick são usados para determinar as propriedades semi-estáticas e dinâmicas das rodas e pneus. Esses vão de testes padrões até testes no sistema total de roda / pneu. Deformação Axial de Aros Para determinar as características de rigidez dos testes de pressão, são usados mandris de compressões especiais sobre a borda do aro. Para este teste, uma máquina de ensaio com uma mesa de abertura T frontal é utilizada, com altura ajustável. As rodas são inseridas e bloqueadas na área de teste em uma altura ergonomicamente favorável. O transdutor de força garante uma medição precisa da força axial, mesmo quando as forças laterais ocorrem por causa da forma geométrica do aro. Devido ao seu desenho especial e disposição da célula de carga, pode-se usar a máquina na área superior e inferior. Fig 2: Teste de dureza Brinell em aros Teste de Dureza em Aros Para os aros de aço e de alumínio, os métodos de ensaio de dureza mais frequentemente usados são o Brinell HBW2,5 ou Rockwell, por exemplo HRB, para o controle da produção, mas também para garantir valores de resistência. A máquina de dureza universal Zwick / ZHU250 comporta cargas até 250 kg, controladas com tecnologia de circuito fechado (Closed Loop). Com ela, pode-se realizada todos os testes de dureza clássicos (Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop e dureza recuo bola) para aplicações em metal e plástico. Grandes componentes são introduzidos facilmente na área de teste de 250 x 300 mm. Fig 1: Teste de entalhe de rodas Fig 3: Sistemas de teste para aros com duas áreas de testes 18

19 Ensaio de Rigidez de Pneus. Requisitos: Determinar a rigidez dos pneus de automóvel e condições de força sob carga vertical e horizontal, e ajustar a pressão dos pneus via software testxpert. Solução: Uma unidade linear horizontal com Fmax = 10 kn e uma plataforma de medição de força multicomponente com Fmax = 50 kn são instalados em uma máquina de ensaios de materiais Zwick Z050. A unidade linear é, neste ca- so, montada na cruzeta fixa inferior. Em cima desta unidade linear, uma plataforma multicomponente de medição de força com células de carga vertical e horizontal é instalada. A pressão de ar do pneu desejado é definida por programação através de uma unidade de controle pneumático com transdutor de pressão utilizando software Zwick testxpert. Com as regras de teste do software testxpert os testes necessários são executados e avaliados sob cargas verticais e horizontais em vários níveis de pressão dos pneus. Fig 1: Força axial horizontal e a pressão do pneu são controlados por testcontrol Fig 2: Teste para medir a rigidez lateral do pneu Ensaios de Componentes de Pneu Nesta área, entre outras coisas, as seguintes experiências são realizadas à temperatura de ambiente típica de -70 a C: Tração e teste da lágrima nos elastômeros com formas de amostras diferentes Testes de dureza, de repulso e de abrasão em elastômeros Teste de separação dos arames de aço e têxteis de elastômero Testes de tração em arames de aço e têxteis Alimentação de espécime automática em caso de alto rendimento ao desenvolver novos compostos Determinação das propriedades visco elásticas. Fig 3: Testes de separação do arame de aço do material do pneu Fig 5: Ensaio de tração em corda de aço Fig 4: Testes de tração de elastômeros Fig 6: Teste de repulso 19

20 Carroçaria do Veículo A carroçaria auto suportada requer uma estrutura altamente complexa, que deve ter muitas exigências, desde uma construção consequentemente leve e a proteção dos ocupantes a um design atrativo. Para a fabricação de carros leves, são necessários novos materiais, como os plásticos resistentes a temperaturas extremas ou construções híbridas. Para a proteção dos ocupantes, são necessários materiais e métodos de alta resistência e alta capacidade de absorção de energia. Para um design atrativo, as propriedades dos materiais usados nos processos de reformação e de tratamento de superfície são importantes. A Zwick oferece uma vasta gama de sistemas de teste para determinar estas propriedades de material e suas estruturas. Rigidez de Pára-Choque Este sistema de teste é equipado com uma grande placa de montagem de abertura em T no inferior e uma pequena, superior. Até quatro células de carga podem ser colocadas de forma flexível na placa inferior, enquanto a placa superior é montada em três células de carga. Os componentes axiais de força de seus pontos de fixação dos podem ser medidos com os quatro transdutores de força. Com as três células de cargas superiores, a carga axial total pode ser medida mesmo se o componente falhar assimetricamente, resultado de uma carga excêntrica em relação ao eixo de teste. Com este arranjo, a curva de força-deformação medida no para-choque pode ser determinada. Teste Draw Bead em Chapas de Aço Fig 2: Teste "Draw Bead" O objetivo deste é determinar o coeficiente de atrito entre a folha de aço e do molde de termo formação, a fim de determinar o lubrificante ideal para esta transformação. Isto permite evitar fissuras e rugas e assim assegurar um processo de termo formação ótimo. O kit é facilmente instalado em uma máquina de ensaio padrão. Para o teste, uma tira de metal com dimensões típicas (300mm x 30mm x 2mm)é fixada axialmente no suporte de padrão superior e a ferramenta "Draw-Bead" se fecha. Em seguida, a tira é puxada através da ferramenta "Draw-Bead". Esta operação pode ser repetida automaticamente e o número de repetições pode ser ajustado. Os valores de medição confiáveis e reprodutíveis são garantidos pela força de aperto controlado digitalmente pela ferramenta. As garras da ferramenta podem ser substituídas rapidamente para atender às especificações de testes diferentes. Fig 1: Teste para pára-choques Fig 3: Sistema "Draw Bead" nas folhas metálicas 20