Máquina de pruebas universal

Una máquina de ensayo universal (UTM), también conocida como probador universal, máquina de tracción universal, máquina de ensayo de materiales, marco de ensayo 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 ensayo de tracción era tensiómetro. 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).

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.

Se utilizan varias variantes. Los componentes más comunes son:

• Marco de carga - Generalmente consta de dos soportes fuertes para la máquina. Algunas máquinas pequeñas tienen un solo soporte.
• Celda de carga - Se requiere un transductor de fuerza u otros medios de medición de la carga. La calibración periódica es generalmente necesaria por regulaciones o sistema de calidad.
• Cabeza transversal - Se controla una cabeza transversal móvil (crucijada) para moverse hacia arriba o hacia abajo. Normalmente esto es a una velocidad constante: a veces se llama tasa constante de extensión Máquina. Algunas máquinas pueden programar la velocidad del crosshead o realizar pruebas cíclicas, pruebas a fuerza constante, pruebas a la deformación constante, etc. Se utilizan unidades electromecánicas, servo-hidráulicas, lineales y resonancia.
• Medios de medición de extensión o deformación - Muchas pruebas requieren una medida de la respuesta del espécimen de prueba al movimiento de la cabeza de la cruz. A veces se usan extremistas.
• Panel de control y dispositivo de software - Proporcionar el resultado de prueba con parámetros establecidos por el usuario para la adquisición y análisis de datos. Algunas máquinas más antiguas tienen pantallas de línea o digitales y grabadores de gráficos. Muchas máquinas nuevas tienen una interfaz de ordenador para el análisis e impresión.
• Acondicionamiento - Muchas pruebas requieren acondicionado controlado (temperatura, humedad, presión, etc.). La máquina puede estar en una sala controlada o una cámara ambiental especial se puede colocar alrededor del espécimen de prueba para la prueba.
• Los accesorios de prueba, mandíbulas de retención de especímenes y equipo de fabricación de muestras relacionados son llamados en muchos métodos de prueba.

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 sobre 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 sobremesa muy pequeños hasta los que tienen una capacidad de más de 53 MN (12 millones de lbf).

• Modulo de elasticidad
• Curva de estiramiento
• El módulo de Young
• Necking (ingeniería)
• Pruebas de fatiga
• Prensa hidráulica

• ASTM E74 - Práctica de Calibración de Instrumentos de Medición de la Fuerza para Verificar la Indicación de la Fuerza de Máquinas de Prueba
• ASTM E83 - Práctica de verificación y clasificación en sistemas extensómetros
• ASTM E1012 - Práctica para la verificación del marco de prueba y alineación de especímenes bajo la aplicación de fuerza axial de tensión y compresión
• ASTM E1856 - Guía estándar para evaluar los sistemas de adquisición de datos computarizados utilizados para obtener datos de máquinas de ensayo universal
• JIS K7171 - Estándar para determinar la fuerza flexográfica para los productos de plástico

• Video de una máquina de prueba universal que realiza una prueba de tensión en YouTube