Prove su molle

Macchine di prova per test su molle

Le molle immagazzinano e rilasciano energia meccanica, assorbono urti, controllano forze e mantengono precarichi in un’infinità di sistemi meccanici ed elettromeccanici: dalle sospensioni dei veicoli ai dispositivi medicali, dai macchinari industriali agli elettrodomestici. Poiché il loro funzionamento dipende dalla ripetibilità del comportamento elastico, anche piccole variazioni di geometria o materiale possono alterarne la curva forza-spostamento e ridurne la vita utile.

I test su molle sono necessari a testare le prestazioni qualitative di quest’ultime e garantire che soddisfino le specifiche di progetto prima di entrare in produzione o in servizio. STEP Lab progetta e costruisce macchine elettriche per prove di caratterizzazione, compressione e di fatica su molle elicoidali, molle a tazza e altre tipologie utilizzate in ambito automotive, motorsport, industriale e nella ricerca.

Caratterizzazione molle

TEST SU MOLLE: QUALI PROVE SI ESEGUONO

Misurazioni su molle
Caratterizzazione molle

A seconda dell’applicazione e della certificazione richiesta, il test su molle può comprendere:

  • Caratterizzazione della molla (curva forza-spostamento) La prova fondamentale per qualsiasi molla: misura la forza in funzione dello spostamento per determinare rigidezza (costante elastica), lunghezza libera, lunghezza a pacco e forza a pacco.
  • Prova di compressione Carico assiale su molle a compressione (elicoidali, a tazza, a onda) fino alla lunghezza di lavoro o a pacco, verificando che i valori di forza rientrino nella tolleranza specificata a ogni lunghezza di riferimento.
  • Prova di trazione Carico assiale su molle di estensione per verificare la curva forza-allungamento e l’integrità di ganci/occhielli sotto carico.
  • Prova di torsione Applicata alle molle di torsione per misurare la coppia in funzione dello spostamento angolare.
  • Prova a fatica / durabilità Carico ciclico per migliaia o milioni di cicli, per verificare che la molla mantenga la propria curva caratteristica per tutta la vita utile prevista, senza cricche, deformazione permanente o perdita di forza (rilassamento).
  • Protocolli di prova personalizzati Molti settori richiedono sequenze di prova che combinano più delle prove sopra elencate, o che riproducono un ciclo di utilizzo specifico. STEP Lab progetta attrezzature personalizzate attorno all’applicazione del cliente e allo standard applicabile (ISO, ASTM, EN, o specifiche interne OEM).

TIPI DI MOLLE

Le molle si classificano per geometria e per come immagazzinano o rilasciano energia. Le tipologie più diffuse sono:

  • Molle elicoidali di compressione Molle a filo avvolto cilindricamente o conicamente, sollecitate a compressione. La tipologia più diffusa in assoluto, ed elemento centrale delle sospensioni automotive.
  • Molle elicoidali di estensione (trazione) Molle avvolte progettate per resistere a una forza di trazione, dotate di ganci o occhielli alle estremità per l’ancoraggio del carico.
  • Molle di torsione Molle che immagazzinano energia tramite rotazione attorno al proprio asse, anziché per compressione o estensione lineare; usate in cerniere, leve e meccanismi di controbilanciamento.
  • Molle a tazza (Belleville) Rondelle anulari a forma conica che si deformano assialmente sotto carico. Offrono forze elevate in ingombri assiali molto ridotti e sono spesso impilate in serie o parallelo per modulare forza e corsa.
  • Molle a onda Filo piatto sagomato a onda, capace di offrire la forza di una molla elicoidale in una frazione dello spazio assiale; utilizzate dove l’altezza di installazione è limitata.
  • Molle a gas / pneumatiche Cilindri sigillati che utilizzano gas o aria compressa al posto dell’elemento elastico meccanico, impiegate dove serve una curva di forza controllata, regolabile o smorzata.

Ogni tipologia si comporta in modo diverso sotto carico e richiede quindi un setup di prova, un’attrezzatura e, in alcuni casi, uno standard di riferimento specifici.

Test su Molle Elicoidali

coil spring

Le molle elicoidali, dette anche molle di compressione ad elica, sono la soluzione preferita nella grande maggioranza dei sistemi di sospensione dei veicoli. Il design compatto, la possibilità di abbinarle a un ammortizzatore in un unico gruppo strut, e il rapporto costo/prestazioni favorevole le rendono la scelta standard, dalle auto passeggeri al motorsport ai veicoli commerciali leggeri.

In un sistema di sospensione, la molla elicoidale è sollecitata assialmente a compressione, lavorando insieme all’ammortizzatore per assorbire gli urti provenienti dalla strada e mantenere il contatto della gomma e il comfort di marcia. Con l’aumento del peso dei veicoli aumentano anche i carichi che la molla della sospensione deve sopportare, rendendo sempre più importante un test accurato e conforme agli standard, sia in fase di sviluppo che di controllo qualità in produzione.

Perché l’applicazione assiale del carico è così importante

A causa della geometria elicoidale, il carico applicato a una molla elicoidale non è quasi mai perfettamente centrato sull’asse geometrico: le estremità raramente sono caricate in modo uniforme, il che genera forze trasversali e momenti di ribaltamento oltre alla forza assiale. Se non vengono controllati e misurati correttamente, questi effetti possono causare usura irregolare, attrito e cedimento prematuro dei componenti adiacenti (steli, sedi molla, ammortizzatori).

Per questo una macchina per test su molle elicoidali affidabile deve applicare e misurare il carico con precisione sull’asse centrale, garantire un elevato parallelismo tra i piatti di compressione, e assicurare risultati ripetibili anche su molle con tolleranze geometriche e dimensionali molto strette.

Test su molle elicoidali e ammortizzatori

Poiché le molle elicoidali sono così spesso abbinate a un ammortizzatore in un unico gruppo strut, la caratterizzazione della molla viene spesso eseguita insieme al test sugli ammortizzatori. I banchi di prova molla-ammortizzatore permettono ai costruttori di validare l’intero gruppo strut in condizioni di carico verticale e laterale simultanee e realistiche.

SISTEMI PER TEST SU MOLLE

Le nostre macchine per test su molle si basano su due tecnologie completamente elettriche, scelte in base al tipo di prova richiesta:

  • La Serie EA per test statici, quasi-statici e a fatica a bassa/media frequenza
  • La Serie UD per test dinamici ad alta frequenza.
  • Per la caratterizzazione del gruppo molla-ammortizzatore completo (strut), offriamo inoltre i banchi prova basati sulla Serie LUD.

Le caratteristiche principali comuni a tutte le nostre macchine sono:

  • Applicazione della forza sull’asse centrale, per un carico uniforme e accurato anche su molle con tolleranze geometriche e dimensionali molto strette
  • Guide per i carichi laterali che assorbono le forze trasversali generate dalla geometria elicoidale, proteggendo cella di carico e struttura della macchina
  • Celle di carico multi-asse (fino a 6), per misurare simultaneamente la forza assiale e le componenti laterali
  • Rilevamento automatico della rottura della molla, con arresto immediato del test e salvataggio dei dati fino al cedimento
  • Correzione in tempo reale delle deformazioni strutturali tramite il software TestCenter
  • Sistemi di protezione da urti e sovraccarichi per la sicurezza dell’operatore e del banco di prova
  • Progettazione personalizzata in base alle tue esigenze, con un team di esperti sempre a disposizione
  • Installazione semplice e costi di manutenzione pressoché nulli

EA050 PER TEST SU MOLLE ELICOIDALI

Questa macchina è basata sull’attuatore EA050, con carico dinamico fino a 50 kN, velocità di prova fino a 1.400 mm/s e frequenza massima di 20 Hz. Una cella di carico a 6 assi, abbinata a guide anti-carico laterale integrate, misura in modo completo forze e momenti (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz), rilevando anche le componenti multi-assiali generate dalla geometria elicoidale della molla. Il sistema esegue test di compressione statica e dinamica, prove a fatica e analisi multi-assiale dei carichi laterali, con acquisizione dati e reportistica automatica tramite il software Test Center.

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