Entendendo o teste de resistência:medindo os limites de materiais e peças cruciais

Os testes de resistência do material e acabamento superficial examinam os limites de peças cruciais usadas em produtos críticos. Veja o que você precisa saber sobre como avaliar os limites de resistência e construção do material, que são tão importantes para a integridade de muitos produtos.

Se você já pediu ajuda ao abrir um pote de picles, é provável que a empresa de engarrafamento nunca tenha falado com Mark Fridman. O mesmo pode ser dito para o saco de batatas fritas que você rasgou na semana passada, apenas para vê-los voar por toda a sala de descanso quando a costura se partiu no meio. Ou a aspirina que você precisava, cujo frasco anuncia uma tampa resistente a crianças que seria mais precisamente chamada de resistente a humanos.

Fridman é o presidente da Mark-10 Corp. em Copiague, Nova York. Ele tem um trabalho divertido. Sua empresa fabrica equipamentos de teste que tentam rasgar, perfurar, descascar, esmagar e destruir vários produtos manufaturados. Muitos deles são bens de consumo como os descritos acima. Mas Fridman e a equipe Mark-10 são especialmente cruciais para as indústrias automotiva, aeroespacial e médica, onde a segurança do produto é primordial.

Determinações Fortes

Nem tudo é destruição. O equipamento Mark-10 pode medir a força de liberação do cinto de segurança, elasticidade da mola, o torque necessário para acionar um parafuso ósseo e inúmeras outras aplicações semelhantes.



“A usabilidade, confiabilidade e durabilidade desses e de outros objetos fabricados podem ser quantificados por uma força ou um valor de torque”, diz Fridman. “Portanto, sejam equipamentos médicos, materiais de embalagem ou componentes aeroespaciais, muitas das coisas que usamos todos os dias devem ser submetidas a esse tipo de teste físico para garantir que atendam aos critérios de qualidade do cliente.”

Normalmente, os testes ocorrem nas instalações onde esses objetos são fabricados e, muitas vezes, na própria linha de produção. Entre os componentes de teste de resistência mecânica que o Mark-10 oferece estão:

• Medidores de força são usados ​​para capturar forças de tensão e compressão (puxar e empurrar) em aplicações de teste. Os cupons de teste em forma de haltere com os quais muitas oficinas mecânicas estão familiarizadas seriam desmontados em tal dispositivo.
• Os medidores de torque medem forças no sentido horário ou anti-horário, como aquelas aplicadas a fixadores rosqueados, botões e mostradores, ou a tampa do frasco de picles que acabamos de mencionar.
• Os medidores de coeficiente de atrito (COF) medem as forças estáticas e cinéticas geradas ao arrastar um "trenó" (uma pequena almofada de metal) em um material alvo.
• Os testadores de tração de fio são usados ​​para medir a força de tração para terminais elétricos crimpados, terminações de tubos e conectores de junção de fios.

Muitos deles estão disponíveis em versões portáteis e de bancada e são frequentemente usados ​​em conjunto com uma bancada de teste manual ou motorizada, vários dispositivos de fixação e acessórios e o software para agrupar e analisar os resultados do teste.

“Muitos de nossos clientes, principalmente quando se trata de produtos aeroespaciais, automotivos e médicos, devem atender a certos padrões ISO, SAE ou ASTM”, diz Fridman. “Há também certos padrões específicos do setor, bem como aqueles que os fabricantes desenvolvem internamente para garantir que seus produtos não falhem em campo. Uma oficina mecânica que oferece serviços de montagem, por exemplo, pode comprar uma de nossas unidades para verificar a tensão da mola de uma alavanca ou a força necessária para fechar uma porta. O teste é muito específico para o uso e os aplicativos são quase numerosos demais para contar.”

Superfícies de engenharia

Pat Nugent também está interessado na qualidade do produto, embora de forma mais conhecida pela maioria das oficinas mecânicas. Como vice-presidente de gerenciamento de produtos da Mahr Inc., com sede em Providence, Rhode Island, ele é responsável pela ampla gama de equipamentos de metrologia da empresa, incluindo aqueles usados ​​para medir rugosidade, redondeza e forma da superfície. Ele explica que o equipamento usado para quantificar o primeiro deles – rugosidade – foi desenvolvido há décadas, em uma época em que a usinagem ainda era feita por meio de cames e manivelas. Além disso, esses métodos antigos ainda influenciam os padrões de rugosidade usados ​​hoje.

“Os primeiros perfilômetros não eram tão diferentes de um toca-discos antiquado, exceto que a agulha se movia para cima e para baixo em vez de de um lado para o outro”, diz Nugent. “Esses primeiros dispositivos analógicos usavam um cálculo matemático conhecido como Rq, um tipo de média quadrática média, para determinar a rugosidade da superfície. Hoje, a maioria das lojas – pelo menos as aqui nos EUA – estão mais familiarizadas com Ra, ou rugosidade média.”

Nugent acrescenta que em outras partes do mundo o padrão Rz é normalmente usado, que é a diferença média de pico a vale entre cinco comprimentos de amostragem consecutivos. Ele é rápido em apontar, no entanto, que existem cerca de cem parâmetros e padrões de medição de superfície e que os fabricantes geralmente ficam confusos sobre qual usar e por quê.

“À medida que a indústria entrou na era digital e os equipamentos de medição se tornaram mais capazes, as pessoas descobriram como coletar vários perfis de superfície e usá-los para quantificar a qualidade das peças”, diz ele. “Pense no furo de um cilindro de motor. Um fabricante normalmente usina a superfície áspera e depois volta com uma operação de afiação ou retificação de acabamento, que derruba os picos, mas deixa os vales para trás. Se eles puderem medir e, portanto, controlar esses processos com precisão suficiente, isso cria um tipo de superfície projetada que fornece características ideais de desgaste e lubrificação.”

Rugosidade e ondulação

A boa notícia por trás de toda essa complexidade é que equipamentos de medição modernos como os fornecidos pela Mahr podem alternar facilmente entre os padrões de rugosidade da superfície do desenho. Eles também são capazes de medir a ondulação, que anda de mãos dadas com a rugosidade.

Diz Nugent:“Digo às pessoas para pensarem em uma mesa de madeira que tenha um objeto pesado apoiado sobre ela. O arco no meio pode ser pensado como ondulação, enquanto o grão que você pode sentir com as unhas é a rugosidade da superfície.”

É importante reconhecer que a rugosidade e a ondulação da superfície são medidas bidimensionais. Faça uma série dessas medições usando ótica avançada como as encontradas em vários produtos Mahr e é possível obter visualizações tridimensionais detalhadas de um objeto usinado, fundido, formado ou impresso.

Isso remonta ao que Nugent disse anteriormente sobre superfícies projetadas - a capacidade de medir e, portanto, controlar os processos de fabricação no nível microscópico pode levar a melhorias profundas no comportamento do objeto acabado, apresentando oportunidades como melhor integração óssea em implantes ortopédicos e a criação de superfícies que imitam mais de perto as encontradas no mundo orgânico.


Quais obstáculos você enfrentou ao medir a resistência de um material? Como você os superou? Quais dicas você pode compartilhar?