Fixadores Roscados ISO 3800 - Teste de Fadiga por Carga Axial - Métodos de Teste e Avaliação de Resultados

Na norma “ISO 3800 Fixadores roscados - Teste de fadiga por carga axial - Métodos de teste e avaliação de resultados” publicada pela Organização Internacional de Padronização (ISO), são explicadas as condições para a realização de testes de fadiga por carga axial em fixadores roscados e são fornecidas recomendações para avaliação dos resultados.

Salvo acordo em contrário, os ensaios são do tipo tensão alternada e realizados à temperatura ambiente, com a carga aplicada centrada ao longo do eixo longitudinal do fixador. O efeito do ajuste das peças fixadas na tensão do fixador não é considerado.

Este método permite a determinação da resistência à fadiga de fixadores roscados.

Os resultados dos testes podem ser afetados pelas condições de teste. Portanto, esta norma especifica requisitos mínimos para mitigar esse efeito. Métodos de calibração e controle de centralização para o aparelho de teste também estão incluídos.

Em princípio, os ensaios são realizados em fixadores roscados para determinar as propriedades de fadiga, como a curva de Wohler. Os fixadores roscados a serem testados são montados em uma máquina de ensaio de fadiga por carga axial e submetidos a cargas de tração flutuantes.

A tensão média constante é frequentemente usada para determinar a vida útil indefinida. A taxa de tensão constante é frequentemente usada para testes de aceitação de qualidade.

O teste continua até que a peça de teste falhe ou um número predeterminado de ciclos de tensão seja excedido. O número de ciclos de teste é geralmente determinado pelo material ou pela resistência à fadiga do corpo de prova. Salvo especificação em contrário, a falha é definida como a separação completa do fixador em duas partes.

A máquina de ensaio utilizada nesses ensaios é equipada com um dispositivo que mantém automaticamente as cargas dentro de 2% dos valores exigidos durante todo o ensaio, contando e registrando o número total de ciclos por ensaio. Para garantir essa precisão, a máquina de ensaio é calibrada periodicamente. A faixa de frequência de ensaio deve estar entre 4,2 Hz e 250 Hz. A máquina de ensaio gera uma flutuação senoidal de carga no corpo de prova. A máquina de ensaio deve possuir um dispositivo que impeça sua reinicialização automática após ser parada devido a uma queda de energia.

Os dispositivos de teste devem ser capazes de transmitir cargas axiais ao corpo de prova. Os requisitos básicos são ilustrados nas figuras fornecidas na norma. Recomenda-se o autoalinhamento.

Periodicamente, o alinhamento do dispositivo de teste deve ser verificado. Isso deve ser determinado usando um pino de verificação com quatro extensômetros posicionados em um ângulo de 90 polegadas em uma linha central comum em torno do eixo. O comprimento da porção paralela do pino de verificação de carga deve ser quatro vezes o seu diâmetro. A diferença entre a tensão máxima e a tensão de tração nominal, medida a 50% da faixa de carga usada na máquina, não deve exceder 6% da tensão de tração nominal. Dispositivos autoalinhantes não são recomendados. Se usados, o alinhamento deve ser verificado cuidadosamente, pois qualquer carga excêntrica pode alterar significativamente os resultados do teste de fadiga.

Em resumo, a norma ISO 3800 especifica:

• Condições de teste padrão para testes de fadiga axial (baseada em tensão) de fixadores roscados (por exemplo, parafusos, pinos).
• Diretrizes de configuração de teste, incluindo aplicação de carga, controle ambiental e calibração de equipamentos.
• Métodos de avaliação usando curvas S–N (estresse vs. número de ciclos) e análise estatística.

O objetivo desta norma é avaliar a resistência à fadiga dos fixadores, o que é fundamental para prever a durabilidade sob cargas cíclicas.

Os procedimentos básicos de teste descritos nesta norma são:

• Testes de vida finita: A vida útil em fadiga é determinada sob amplitudes de tensão especificadas. Um mínimo de seis corpos de prova são normalmente testados em níveis de tensão constantes para avaliar a distribuição da vida útil em fadiga. A avaliação estatística determina os níveis de tensão para probabilidades de falha de 10%, 50% e 90%, normalmente exibidas usando um gráfico de probabilidade gaussiana.
• Faixa de transição (vida útil infinita): Esses testes determinam o limite de fadiga (limite de resistência) no qual a falha persiste mesmo após vários ciclos. Métodos como análise de escada, limite ou arco seno são utilizados. Limites de fadiga estatisticamente confiáveis ​​(por exemplo, dentro de mais/menos 5%) normalmente requerem de 15 a 30 amostras.

Os testes produzem curvas S–N que plotam a amplitude da tensão em relação ao número de ciclos até a falha (N). Ferramentas estatísticas estimam os valores-limite de resistência para a confiabilidade especificada. Os métodos incluem:

• Rede de probabilidade gaussiana para dados de vida finitos.
• Métodos de escada, limite ou arco seno para avaliação de intervalo de transição.

Os principais motivos pelos quais a norma ISO 3800 é importante são:

• Previne falhas por fadiga: Muitas falhas mecânicas em máquinas, veículos e estruturas são causadas não apenas por sobrecargas isoladas, mas também por cargas cíclicas repetidas. Ao fornecer um procedimento padrão para determinar a resistência à fadiga, esta norma auxilia os engenheiros a projetar fixadores que não rachem ou quebrem inesperadamente durante o uso.
• Garante resultados de teste globalmente comparáveis: sem um padrão comum, dois laboratórios podem testar o mesmo parafuso e obter resultados diferentes devido a diferenças no equipamento, métodos de carga ou preparação da amostra. Este padrão define com precisão os requisitos da máquina, a aplicação da carga, o alinhamento e os métodos de avaliação, garantindo a repetibilidade e a comparabilidade dos resultados entre países e setores.
• Suporta aplicações críticas de segurança: Os fixadores são utilizados nas indústrias aeroespacial, automotiva, ferroviária, de construção e de máquinas pesadas, onde até mesmo uma única falha de parafuso pode levar a acidentes catastróficos. Ao seguir esta norma, os fabricantes podem comprovar que seus produtos atendem ao desempenho de fadiga exigido para essas aplicações de alto risco.
• Melhora o desenvolvimento de produtos e o controle de qualidade: as equipes de P&D usam esses testes de padronização para avaliar novos materiais, revestimentos ou designs antes da produção em massa. As equipes de controle de qualidade podem realizar testes periódicos para garantir que cada lote atenda aos requisitos de durabilidade.
• Permite projetos baseados em confiabilidade: esta norma incorpora métodos de avaliação estatística (por exemplo, curvas S-N) e permite que engenheiros projetem com base na probabilidade de durabilidade desejada. Essa abordagem baseada em dados reduz o superprojeto (que desperdiça material) e o subprojeto (que aumenta o risco de falha).

Como resultado, a ISO 3800 é a referência oficial para avaliar o desempenho de fadiga axial de fixadores roscados sob condições controladas de laboratório. Seja você um fabricante de fixadores, engenheiro de qualidade ou projetista estrutural, esta norma fornece a estrutura para consistência, confiabilidade e rastreabilidade em ensaios de fadiga.

Nossa organização, que atua há muitos anos e acompanha meticulosamente os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia, conta com uma equipe qualificada e ampla infraestrutura para realizar testes, medições e análises em uma ampla gama de áreas para empresas de todos os setores. Nesse contexto, também prestamos serviços de teste em conformidade com a norma ISO 3800 "Fixadores roscados - Ensaio de fadiga por carga axial - Métodos de ensaio e avaliação de resultados".