Testes em molas

Máquinas de ensaio para testes em molas

As molas armazenam e liberam energia mecânica, absorvem impactos, controlam forças e mantêm pré-cargas em uma infinidade de sistemas mecânicos e eletromecânicos: desde suspensões de veículos até dispositivos médicos, de máquinas industriais a eletrodomésticos. Como seu funcionamento depende da repetibilidade do comportamento elástico, mesmo pequenas variações na geometria ou no material podem alterar sua curva força-deslocamento e reduzir sua vida útil.

Os testes em molas são necessários para avaliar o desempenho qualitativo dessas peças e garantir que elas atendam às especificações do projeto antes de entrarem em produção ou em serviço. A STEP Lab projeta e fabrica máquinas elétricas para testes de caracterização, compressão e fadiga em molas helicoidais, molas de copo e outros tipos utilizados nos setores automotivo, de automobilismo, industrial e de pesquisa.

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Caratterizzazione molle

TESTES EM MOLAS: QUAIS SÃO OS TESTES REALIZADOS

Misurazioni su molle
Caratterizzazione molle

Dependendo da aplicação e da certificação exigida, o teste em molas pode incluir:

  • Caracterização da mola (curva força-deslocamento) O teste fundamental para qualquer mola: mede a força em função do deslocamento para determinar a rigidez (constante elástica), o comprimento livre, o comprimento compactado e a força compactada.
  • Ensaio de compressão Carga axial em molas de compressão ( helicoidais, em forma de taça, onduladas) até o comprimento de trabalho ou até o comprimento do conjunto, verificando se os valores de força estão dentro da tolerância especificada para cada comprimento de referência.
  • Ensaio de tração Carga axial em molas de extensão para verificar a curva força-alongamento e a integridade dos ganchos/olhais sob carga.
  • Ensaio de torção Aplicado às molas de torção para medir o torque em função do deslocamento angular.
  • Ensaio de fadiga / durabilidade Carga cíclica para milhares ou milhões de ciclos, a fim de verificar se a mola mantém sua curva característica durante toda a vida útil prevista, sem fissuras, deformação permanente ou perda de força (relaxamento).
  • Protocolos de teste personalizados Muitos setores exigem sequências de teste que combinem mais de um dos testes listados acima ou que reproduzam um ciclo de uso específico. A STEP Lab projeta equipamentos personalizados com base na aplicação do cliente e na norma aplicável (ISO, ASTM, EN ou especificações internas do fabricante).

TIPOS DE MOLAS

As molas são classificadas de acordo com sua geometria e com a forma como armazenam ou liberam energia. Os tipos mais comuns são:

  • Molas helicoidais de compressão: molas de fio enrolado cilíndrica ou conicamente, submetidas a compressão. O tipo mais comum de todos e elemento central das suspensões automotivas.
  • Molas helicoidais de extensão (tração): Molas enroladas projetadas para resistir a uma força de tração, equipadas com ganchos ou argolas nas extremidades para a fixação da carga.
  • Molas de torção: molas que armazenam energia por meio da rotação em torno de seu próprio eixo, em vez de por compressão ou extensão linear; utilizadas em dobradiças, alavancas e mecanismos de contrapeso.
  • Molas prato (Belleville): Arruelas anulares de formato cônico que se deformam axialmente sob carga. Oferecem forças elevadas em dimensões axiais muito reduzidas e são frequentemente empilhadas em série ou em paralelo para modular a força e o curso.
  • Molas onduladas: fio plano moldado em forma de onda, capaz de oferecer a força de uma mola helicoidal em uma fração do espaço axial; utilizadas em locais onde a altura de instalação é limitada.
  • Molas a gás / pneumáticas: cilindros vedados que utilizam gás ou ar comprimido no lugar do elemento elástico mecânico, empregados em aplicações que exigem uma curva de força controlada, ajustável ou amortecida.

Cada tipo se comporta de maneira diferente sob carga e, portanto, requer uma configuração de teste, um equipamento e, em alguns casos, uma norma de referência específicos.

Teste em molas helicoidais

coil spring

As molas helicoidais, também conhecidas como molas de compressão helicoidais, são a solução preferida na grande maioria dos sistemas de suspensão de veículos. Seu design compacto, a possibilidade de combiná-las com um amortecedor em um único conjunto de suporte e a relação custo/desempenho favorável fazem delas a escolha padrão, desde carros de passeio até o automobilismo e veículos comerciais leves.

Em um sistema de suspensão, a mola helicoidal é submetida a uma compressão axial, atuando em conjunto com o amortecedor para absorver os impactos provenientes da estrada e manter o contato dos pneus com a pista e o conforto de condução. Com o aumento do peso dos veículos, aumentam também as cargas que a mola da suspensão deve suportar, tornando cada vez mais importante um teste preciso e em conformidade com as normas, tanto na fase de desenvolvimento quanto no controle de qualidade durante a produção.

Por que a aplicação axial da carga é tão importante

Devido à geometria helicoidal, a carga aplicada a uma mola helicoidal quase nunca está perfeitamente centralizada no eixo geométrico: as extremidades raramente são carregadas de maneira uniforme, o que gera forças transversais e momentos de tombamento, além da força axial. Se não forem controlados e medidos corretamente, esses efeitos podem causar desgaste irregular, atrito e falha prematura dos componentes adjacentes (hastes, assentos de mola, amortecedores).

Por isso, uma máquina confiável para testes em molas helicoidais deve aplicar e medir a carga com precisão no eixo central, garantir um alto grau de paralelismo entre as placas de compressão e assegurar resultados repetíveis, mesmo em molas com tolerâncias geométricas e dimensionais muito estreitas.

Testes em molas helicoidais e amortecedores

Como as molas helicoidais costumam ser combinadas com um amortecedor em um único conjunto de suspensão, a caracterização da mola é frequentemente realizada em conjunto com o teste dos amortecedores. As bancadas de teste de mola-amortecedor permitem que os fabricantes validem todo o conjunto de suspensão em condições simultâneas e realistas de carga vertical e lateral.

SISTEMAS PARA TESTES EM MOLAS

Nossas máquinas para testes em molas se baseiam em duas tecnologias totalmente elétricas, escolhidas de acordo com o tipo de teste solicitado:

  • A Série EA para ensaios estáticos, quase-estáticos e de fadiga em baixa/média frequência
  • A Série UD para testes dinâmicos de alta frequência.
  • Para a caracterização do conjunto mola-amortecedor (strut), oferecemos também os bancos de ensaio da Série LUD.

As principais características comuns a todas as nossas máquinas são:

  • Aplicação da força no eixo central, para uma carga uniforme e precisa, mesmo em molas com tolerâncias geométricas e dimensionais muito estreitas
  • Guias para cargas laterais que absorvem as forças transversais geradas pela geometria helicoidal, protegendo o sensor de carga e a estrutura da máquina
  • Células de carga multieixos (até 6), para medir simultaneamente a força axial e as componentes laterais
  • Detecção automática da ruptura da mola, com interrupção imediata do teste e salvamento dos dados até o momento da ruptura
  • Correção em tempo real de deformações estruturais por meio do software TestCenter
  • Sistemas de proteção contra impactos e sobrecargas para a segurança do operador e do banco de testes
  • Projeto personalizado de acordo com suas necessidades, com uma equipe de especialistas sempre à disposição
  • Instalação simples e custos de manutenção praticamente nulos
Forward Forward Série EA Forward Forward Série UD Forward Forward Série LUD
electromechanical spring testing machine
electromechanical spring testing machine
electromechanical spring testing machine
linear motor-based testing machine for coil springs
linear motor-based testing machine for coil springs

EA050 PARA TESTES EM MOLAS HELICOIDAIS

Esta máquina é baseada no atuador EA050, com carga dinâmica de até 50 kN, velocidade de teste de até 1.400 mm/s e frequência máxima de 20 Hz. Uma célula de carga de 6 eixos, combinada com guias anti-carga lateral integradas, mede de forma completa forças e momentos (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz), detectando também as componentes multieixais geradas pela geometria helicoidal da mola. O sistema realiza ensaios de compressão estática e dinâmica, ensaios de fadiga e análises multieixais das cargas laterais, com aquisição de dados e geração automática de relatórios por meio do software Test Center.

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