Máquina de pruebas universal

Tipo de equipo para determinar la resistencia a la tracción o compresión de un material.

Máquina de ensayos universal electromecánica típica

Dispositivo de prueba para prueba de flexión de tres puntos

Una máquina de prueba universal ( UTM ), también conocida como probador universal , ^[1] máquina de tracción universal , máquina de prueba de materiales , marco de prueba de materiales , se utiliza para probar la resistencia a la tracción (tracción) y la resistencia a la compresión (empuje) , la resistencia a la flexión , la flexión , el corte , la dureza y las pruebas de torsión , proporcionando datos valiosos para diseñar y garantizar la calidad de los materiales . Un nombre anterior para una máquina de prueba de tracción es tensómetro . La parte "universal" del nombre refleja que puede realizar muchas aplicaciones de pruebas estándar en materiales, componentes y estructuras (en otras palabras, que es versátil).

Sistema de pruebas electromecánicas e hidráulicas

Un UTM electromecánico utiliza un motor eléctrico para aplicar una fuerza controlada, mientras que un UTM hidráulico utiliza sistemas hidráulicos para la aplicación de fuerza. Los UTM electromecánicos son los preferidos por su precisión, velocidad y facilidad de uso, lo que los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones, incluidas las pruebas de tracción, compresión y flexión.

Por otro lado, los UTM hidráulicos son capaces de generar fuerzas más elevadas y suelen utilizarse para probar materiales de alta resistencia, como metales y aleaciones, donde se requieren aplicaciones de fuerza extremas. Ambos tipos de UTM desempeñan papeles fundamentales en diversas industrias, como la aeroespacial, la automotriz, la construcción y la ciencia de los materiales, lo que permite a los ingenieros e investigadores evaluar con precisión las propiedades mecánicas de los materiales para fines de diseño, control de calidad e investigación.

Componentes

Se utilizan varias variaciones. ^[2] Los componentes comunes incluyen:

• Bastidor de carga: generalmente consta de dos soportes resistentes para la máquina. Algunas máquinas pequeñas tienen un solo soporte.
• Célula de carga : se requiere un transductor de fuerza u otro medio para medir la carga. Las normas vigentes o el sistema de calidad suelen exigir una calibración periódica.
• Cabezal transversal: un cabezal transversal móvil (cruceta) se controla para que se mueva hacia arriba o hacia abajo. Por lo general, esto se hace a una velocidad constante: a veces se denomina máquina de velocidad constante de extensión (CRE). Algunas máquinas pueden programar la velocidad del cabezal transversal o realizar pruebas cíclicas, pruebas a fuerza constante, pruebas a deformación constante, etc. Se utilizan accionamientos electromecánicos, servohidráulicos, lineales y de resonancia.
• Medios para medir la extensión o la deformación: muchas pruebas requieren una medición de la respuesta de la muestra de prueba al movimiento del cabezal transversal. A veces se utilizan extensómetros .
• Panel de control y dispositivo de software: proporciona el resultado de la prueba con parámetros establecidos por el usuario para la adquisición y el análisis de datos. Algunas máquinas más antiguas tienen pantallas de cuadrante o digitales y registradores de gráficos . Muchas máquinas más nuevas tienen una interfaz de computadora para el análisis y la impresión.
• Acondicionamiento: muchas pruebas requieren un acondicionamiento controlado (temperatura, humedad, presión, etc.). La máquina puede estar en una sala controlada o se puede colocar una cámara ambiental especial alrededor de la muestra de prueba para la prueba.
• En muchos métodos de prueba se requieren accesorios de prueba , mordazas de sujeción de muestras y equipos relacionados para la toma de muestras .

Usar

Curva de tensión-deformación que muestra el comportamiento típico de fluencia para aleaciones no ferrosas ( tensión ,  , mostrada como una función de la deformación ,  ): ${\displaystyle \sigma }$ ${\displaystyle \epsilon }$

1. Límite elástico verdadero
2. Límite de proporcionalidad
3. Límite elástico
4. Límite de fluencia compensado

Un cilindro de hormigón que se prueba bajo una UTM

La configuración y el uso se detallan en un método de prueba , a menudo publicado por una organización de normalización . En él se especifican la preparación de la muestra, la fijación, la longitud de calibración (la longitud que se estudia u observa), el análisis, etc.

La muestra se coloca en la máquina entre las mordazas y, si es necesario, un extensómetro puede registrar automáticamente el cambio de longitud de referencia durante el ensayo. Si no se instala un extensómetro, la propia máquina puede registrar el desplazamiento entre sus cabezales transversales en los que se sujeta la muestra. Sin embargo, este método no solo registra el cambio de longitud de la muestra, sino también todos los demás componentes extensibles/elásticos de la máquina de ensayo y sus sistemas de accionamiento, incluido cualquier deslizamiento de la muestra en las mordazas.

Una vez que la máquina se pone en marcha, comienza a aplicar una carga creciente sobre la muestra. A lo largo de las pruebas, el sistema de control y su software asociado registran la carga y la extensión o compresión de la muestra.

Las máquinas varían desde sistemas de mesa muy pequeños hasta aquellos con una capacidad de más de 53 MN (12 millones de lbf ). ^{[3] [4]}

Véase también

• Módulo de elasticidad
• Curva de tensión-deformación
• Módulo de Young
• Estrechamiento (ingeniería)
• Prueba de fatiga
• Prensa hidráulica

Referencias

1. Davis, Joseph R. (2004), Ensayos de tracción (2.ª ed.), ASM International, pág. 2, ISBN 978-0-87170-806-9.
2. Annappa, CH (julio de 2012), "APLICACIÓN DE LA INGENIERÍA DE VALOR PARA LA REDUCCIÓN DE COSTOS: UN ESTUDIO DE CASO DE MÁQUINA DE PRUEBAS UNIVERSAL", International Journal of Advances in Engineering & Technology , 4 (1): 618–629 , consultado el 1 de diciembre de 2017
3. NIST, Instalación de pruebas de estructuras a gran escala, archivado desde el original el 5 de junio de 2010 , consultado el 4 de mayo de 2010 .
4. Kirstein (1971). Máquina de prueba universal con capacidad de 12 millones de lbf, NBS Pub 355 (PDF) (Informe). NIST . Consultado el 22 de mayo de 2017 .

• ASTM E74 - Práctica para la calibración de instrumentos de medición de fuerza para verificar la indicación de fuerza de máquinas de prueba
• ASTM E83 - Práctica para la verificación y clasificación de sistemas de extensómetros
• ASTM E1012 - Práctica para la verificación de la alineación de muestras y marcos de prueba bajo la aplicación de fuerza axial de tracción y compresión
• ASTM E1856 - Guía estándar para la evaluación de sistemas computarizados de adquisición de datos utilizados para adquirir datos de máquinas de prueba universales
• JIS K7171 - Norma para determinar la resistencia a la flexión de materiales y productos plásticos

Enlaces externos

• Vídeo de una máquina de ensayos universal realizando un ensayo de tracción en YouTube