Todos os materiais utilizados no mundo real são submetidos a algum tipo de ensaio. Este ajuda os fabricantes a determinar se esse material específico é adequado para utilização. Geralmente, as máquinas UTM são utilizadas para testar esses materiais. No entanto, estas máquinas de ensaio soa técnico e confuso para os principiantes. É aí que entra este guia - ele cobre os conceitos básicos de uma máquina UTM e deve ser muito útil para iniciantes.
Curiosamente, as pessoas associam frequentemente as máquinas UTM a testes específicos, o que não é exato. Esta máquina de ensaio é universal, o que significa que pode testar uma vasta gama de materiais. Além disso, testa os materiais em relação a vários parâmetros para avaliar a sua fiabilidade. Neste artigo, vou explicar tudo sobre as máquinas UTM e o seu funcionamento. Então, vamos lá começar!
O que é uma máquina UTM?
Antes de mais, UTM significa "Universal Testing Machine" (máquina de ensaio universal). Refere-se a uma única máquina que testa materiais sob múltiplos aspectos ou parâmetros.
Uma UTM é uma máquina comummente utilizada em laboratórios para ensaios extensivos de materiais. O espécime é sujeito a várias forças ou cargas. Em termos simples, verifica como um material se comporta em condições reais. O material que passa por estas máquinas é considerado fiável. Os fabricantes podem utilizá-lo com confiança para produzir uma variedade de produtos.
O que faz com que esta máquina se destaque é a sua capacidade de testar materiais em vários parâmetros. Estes incluem a resistência à tração, a resistência à compressão, a elasticidade e o ponto de rutura. Suponhamos que um material de borracha é testado com a UTM. Esta máquina demonstrará a sua elasticidade puxando por uma extremidade. Por outro lado, se for testado um metal, verifica-se a força que este pode suportar antes de se partir.
As máquinas UTM estão ligadas a um sistema informático dedicado. Durante o ensaio, o operador pode visualizar um gráfico no ecrã que mostra os valores de diferentes parâmetros. Estas máquinas apresentam valores exactos das propriedades mecânicas dos materiais. Cada material utilizado em condições reais tem propriedades e comportamentos diferentes.
Compreender esses comportamentos é fundamental quando estão a ser utilizados para fabricar diferentes produtos. Os fabricantes modernos só utilizam materiais se estes forem testados e passarem por máquinas UTM. As máquinas UTM não se limitam a testar apenas alguns materiais. Pelo contrário, são compatíveis com uma vasta gama de materiais, incluindo metais, madeira, borracha, plástico e betão.
Componentes de uma máquina UTM
O UTM é um dispositivo autónomo que realiza vários testes. No entanto, é constituída por vários componentes para o seu funcionamento. A lista de componentes da máquina UTM é a seguinte:
- Célula de carga
- Cruzeta
- Quadro de carga
- Sistema de acionamento
- Painel de controle
- Punhos e acessórios
Cada um destes componentes desempenha um papel no funcionamento das máquinas UTM. Um pórtico de carga é um componente integral que suporta todos os outros componentes da UTM. Uma vez que suporta todos os elementos, é fabricado com materiais robustos, como o aço. A cruzeta é a parte que se move para cima ou para baixo para puxar ou pressionar o material a ser testado. Quer saber como se move a cruzeta?
É aí que entra o sistema de acionamento. Este sistema de acionamento utiliza um motor dedicado para mover a cruzeta com um controlo ótimo. As pinças e os acessórios servem como dispositivos de fixação, mantendo a peça de trabalho firmemente no lugar. Por último, o painel de controlo é uma interface que mostra as leituras em tempo real e um gráfico. Mostra como um material se comporta quando é submetido a um teste UTM.
Como é que uma máquina UTM funciona? (Passo a passo)
Eis o princípio de funcionamento de uma máquina UTM:
O funcionamento da UTM baseia-se na força mecânica. A máquina aplica uma força gradualmente crescente ao material a ensaiar. Esta força pode puxar ou empurrar o material, consoante o tipo de ensaio. Desta forma, verifica o desempenho de um material sob várias forças. Se um material conseguir suportar a carga, é considerado fiável para o fabrico de diferentes produtos.
A UTM utiliza a força mecânica para testar materiais para vários fins. Eis um guia passo a passo sobre o funcionamento da UTM:
1- Análise e seleção de materiais
Em primeiro lugar, os operadores escolhem os materiais corretos. Nem todo o material é carregado nas máquinas de teste. Em vez disso, os operadores geralmente cortam uma pequena parte de um material grande e testam-na. Entende-se que as propriedades de uma pequena amostra são representativas de todo o material. Lembre-se, só é possível carregar um pequeno pedaço de material numa máquina UTM. No que respeita ao tipo de material, não há limites. Pode escolher metal, compósito, borracha e muito mais.
2- Montar o provete ou a peça de trabalho na máquina UTM
Quando o material estiver pronto, o passo seguinte é montá-lo numa máquina UTM. Como já referi, todas as máquinas UTM são fornecidas com pegas e dispositivos de fixação. O material é fixado a uma dessas garras e o dispositivo de fixação mantém-no no lugar. Uma garra de uma máquina UTM é fixa e diretamente responsável por manter o espécime no lugar. Por outro lado, a segunda garra da máquina UTM é móvel, ligada à cruzeta. Esta cruzeta move-se para aplicar diferentes forças sobre o material.
3- Definir parâmetros de teste na máquina UTM
Como já foi referido, uma UTM é uma máquina de ensaio universal capaz de efetuar uma vasta gama de ensaios. Após a montagem do material, não é possível iniciar imediatamente o ensaio. Em vez disso, é necessário definir os parâmetros e o tipo de ensaio no painel de controlo da máquina. Por exemplo, terá de adicionar o ensaio de tração, pelo que a célula de carga de uma máquina UTM aplicará uma força de tração à amostra. Por outro lado, exercerá uma força de compressão durante o ensaio de compressão. Cada tipo de ensaio requer uma força diferente da célula de carga de uma máquina UTM.
4- Iniciar o teste UTM com força controlada
Uma vez ajustado o parâmetro, é altura de iniciar o teste UTM. Para isso, toque na opção start na interface da máquina. Os componentes da máquina começarão a desempenhar as suas funções específicas. A célula de carga exercerá força e a cruzeta mover-se-á. O material ou provete será sujeito a um tipo específico de força. Esta força deve ser gradual e crescente. A velocidade do teste depende geralmente do tipo de material que está a ser testado. Para materiais mais macios, recomendo uma velocidade um pouco mais rápida; para materiais mais duros, ou seja, metais, uma velocidade um pouco mais lenta.
5- Monitorizar e analisar o teste em tempo real
Durante o ensaio, a interface de uma máquina UTM apresenta dados em tempo real. Mostra a força aplicada ao espécime. Além disso, fornece informações sobre o comportamento de um objeto específico sob a força aplicada. É necessário monitorizar as alterações da força no espécime. Isto ajudará a analisar o desempenho de um material com precisão. Também saberá qual a extensão máxima que os diferentes materiais podem suportar. Lembre-se de que, quando o teste terminar, também poderá ver a curva tensão-deformação no ecrã.
Aplicações da máquina UTM
Uma máquina UTM tornou-se uma necessidade em quase todas as indústrias. Os fabricantes utilizam-na para verificar as propriedades mecânicas dos materiais antes de os utilizarem. Na secção seguinte, abordarei algumas aplicações populares de uma máquina UTM:
1- Indústria automóvel
Os veículos são submetidos a diferentes casos de utilização. Desde o todo-o-terreno até às corridas a alta velocidade, encontram uma grande variedade de condições. Por isso, as suas peças têm de ser feitas de materiais fiáveis e têm de ser fortes para resistir a choques. Os fabricantes testam geralmente os componentes do motor e da suspensão utilizando máquinas UTM. Como resultado, podem resistir a choques violentos e manter-se em boa forma. Tanto o metal como o plástico as peças do automóvel são verificadas através destas máquinas UTM.
2- Indústria aeroespacial
A utilização de máquinas UTM é uma prática corrente na indústria aeroespacial. Esta secção utiliza normalmente ligas de alumínio ou de titânio. Porquê? Porque estes materiais são simultaneamente leves e altamente resistentes. Os fabricantes utilizam os ensaios UTM para garantir que estes materiais suportam forças de tração e de compressão. As peças de aeronaves fabricadas com estes materiais suportam condições difíceis de pressão e temperatura.
3- Setor da construção
O betão e os metais são dois materiais importantes utilizados no sector da construção, certo? As vigas e colunas metálicas têm de ser fortes para suportar as cargas pesadas dos edifícios. Os fabricantes utilizam máquinas UTM para testar o betão e os metais utilizados no fabrico de vigas e colunas. Isto assegura a durabilidade de grandes edifícios, pontes e outras estruturas. Podem mesmo suportar condições climatéricas adversas e terramotos ligeiros e oferecem uma excelente longevidade.
4- Indústria do plástico e da borracha
As máquinas UTM desempenham um papel fundamental no sector dos plásticos e da borracha. É seguro dizer que estes dois materiais são amplamente utilizados. Desde brinquedos a vedantes e mangueiras, estes materiais são úteis. No entanto, a sua resistência à tração e à compressão é testada com a UTM. Isto dá aos fabricantes uma ideia sobre se uma borracha ou plástico é suficientemente durável para ser utilizado no fabrico de diferentes produtos. Estas máquinas também fornecem informações sobre a elasticidade da borracha e do plástico.
5- Indústria de dispositivos médicos
Também verá máquinas UTM utilizadas no sector médico. Vários dispositivos médicos requerem tanto resistência como elasticidade. Para fabricar esses dispositivos, os fabricantes utilizam a UTM para identificar os materiais corretos. Estes materiais são verificados quanto à sua elasticidade e resistência. Para além disso, as seringas, tubos ou implantes de plástico são também testados através de máquinas UTM. Está provado que isto ajuda a manter a qualidade e a durabilidade do equipamento médico.
Conclusão
Vamos concluir: As máquinas UTM são úteis para garantir a qualidade dos materiais. Sem elas, teria sido um desafio avaliar os materiais e o seu comportamento em relação a diferentes parâmetros. Lembre-se que as máquinas UTM são dispositivos individuais, mas ajudam a testar as propriedades mecânicas de um material. Por exemplo, testam o comportamento do material quando é puxado, empurrado ou pressionado. Para além disso, também encontrará a elasticidade de diferentes materiais. Neste artigo, expliquei os conceitos básicos destas máquinas, incluindo o seu funcionamento e aplicações.