Máquina de ensaio de impacto automática a baixa temperatura com controle por microcomputador JB-300WD

Apresentação do produto:

O ensaio de impacto automático a baixa temperatura, controlado por microcomputador, modelo JB‑300WD, é utilizado para determinar a resistência ao impacto de materiais metálicos sob carga dinâmica, permitindo avaliar as propriedades desses materiais em condições de carga dinâmica. A energia absorvida pelo corpo de prova é obtida mediante a leitura, no mostrador, da diferença entre a energia potencial inicial do pêndulo e a energia potencial residual após o impacto. A energia máxima de impacto é de 300 J, sendo fornecido um pêndulo de 150 J; os corpos de prova utilizados apresentam seção transversal de 10 × 10 mm. Este equipamento dispõe de elevada energia de impacto, sendo adequado para metais ferrosos com alta tenacidade ao impacto, como aços e suas ligas.

Este equipamento é um sistema integrado para ensaios a baixa temperatura e ensaios de impacto, dotado de um dispositivo especializado de alimentação automática de amostras por meio de ar comprimido. Utiliza o método de posicionamento por face terminal pneumático para garantir o alinhamento da amostra, assegurando que, após a conclusão do ensaio a baixa temperatura, o tempo entre a saída do forno e o início do ensaio de impacto não ultrapasse 4 segundos, o que eleva a precisão dos testes e a eficiência operacional. O resfriamento das amostras, a manutenção da temperatura constante, o ajuste térmico, a retirada do pêndulo, a suspensão do pêndulo, a alimentação da amostra, o posicionamento e o impacto são todos controlados automaticamente por sistemas elétricos. Após a fratura da amostra, aproveita‑se a energia residual para elevar automaticamente o pêndulo, preparando‑o para o próximo ensaio de impacto; assim, sua superioridade torna‑se ainda mais evidente em laboratórios que realizam ensaios contínuos de impacto a baixa temperatura e em setores como siderurgia e indústrias de fabricação mecânica, onde se realizam grandes volumes desses ensaios.

Este equipamento está equipado com computador e impressora, possuindo funções de controle e indicação duplos. Utiliza controle e medição automáticos por PLC e, com base no ângulo de rebote do pêndulo medido pelo codificador rotativo após a fratura do corpo de prova, realiza cálculos que exibem automaticamente o valor do ângulo de rebote β, a energia absorvida pelo pêndulo no ensaio e o valor da tenacidade ao impacto ak. Além disso, permite a edição de dados e a geração de relatórios de ensaio por meio do computador e de software especializado de processamento e controle de dados; possibilita ainda o armazenamento e a impressão dos dados experimentais, da energia média das três repetições, bem como do tempo de ensaio e do número de ordem, entre outros parâmetros, e permite a transmissão remota dos dados. A tela do computador exibe em tempo real a curva de resfriamento, facilitando o acompanhamento do tempo de resfriamento da amostra.

O corpo principal do impacto deste equipamento é fabricado em aço fundido, o que garante rigidez e estabilidade ao longo de todo o ensaio, elevada resistência ao impacto, baixa tendência à deformação, resultados precisos e longa vida útil. A utilização de um embreagem de alto torque e de um motor de alta potência assegura maior suavidade e ausência de vibrações durante a captura e a liberação do pêndulo. Na seção de baixas temperaturas, emprega‑se tecnologia de refrigeração por compressão em cascata, baseada no princípio do equilíbrio térmico e em um sistema de agitação circulatória, permitindo o resfriamento automático e uniforme da amostra, a manutenção de temperatura constante e o ajuste preciso da temperatura.

Este equipamento foi desenvolvido e produzido em conformidade com a norma nacional GB/T 3808-2002, “Verificação de máquinas de ensaio de impacto por pêndulo”, realizando ensaios de impacto em materiais metálicos segundo a norma nacional GB/T 229-2020, “Método de ensaio de impacto de Charpy para materiais metálicos”, e atendendo ao regulamento de verificação de máquinas de ensaio de impacto por pêndulo JJG 145-2007. Caso seja alterada a configuração estrutural e substituídos os componentes correspondentes, incluindo a lâmina R8, o equipamento poderá, simultaneamente, satisfazer os requisitos das normas internacionais ASTM E23, EN 10045, ISO 148, ISO 83, entre outras.

Parâmetros técnicos:

Breve descrição da estrutura:

Os principais componentes deste equipamento são:

Computador central, dispositivo de baixa temperatura, mecanismo de alimentação, sistema de posicionamento, caixa de controle elétrico, microcomputador, entre outros.

1. Host: É composto por uma estrutura principal, um mecanismo de transmissão, um mecanismo de engate e desengate do pêndulo, um dispositivo indicador, um pêndulo e um sistema automático de acionamento do pêndulo, entre outros componentes.

1) Parte de engate, desengate e balanço mecânico:

Após pressionar o botão “Levantar o pêndulo”, o pêndulo é erguido e fixado, e o pino de segurança é acionado. Ao pressionar o botão “Alimentação automática”, a máquina de ensaio realiza as seguintes etapas: alimentação da amostra → posicionamento → aperto → verificação do posicionamento da amostra; em seguida, pressiona-se o botão “Recolher o pino” e, por fim, ao acionar o botão “Impacto”, efetua‑se um ensaio de impacto. Após a fratura da amostra, o pêndulo retorna automaticamente à posição elevada, o pino de segurança é liberado e a máquina fica pronta para o próximo ensaio de impacto.

2) Órgão instrutor:

O papel do dispositivo indicador é mostrar a energia de absorção do corpo de prova durante o ensaio, sendo composto por um mostrador graduado, um ponteiro e um mecanismo de acionamento. Este equipamento é controlado por microcomputador e dispõe de dois sistemas de leitura; os resultados do ensaio são exibidos simultaneamente no computador.

3) Parte do pêndulo:

O pêndulo é composto por peças como o corpo do pêndulo, a lâmina, a haste do pêndulo, a junta, o plugue e o gancho. Para facilitar a substituição, pelo usuário, de pêndulos com diferentes níveis de energia, acompanha‑se um removedor.

2. Dispositivo de baixa temperatura: É composto principalmente por dois componentes: o sistema de refrigeração e o tanque de baixa temperatura.

Após ligar a alimentação elétrica e o interruptor de refrigeração, o compressor de alta temperatura entra em operação; quando são atendidas as condições para o acionamento do compressor de baixa temperatura (aproximadamente após 5 minutos), este é automaticamente iniciado, e o sistema de refrigeração passa ao estado de funcionamento pleno. Os compressores de refrigeração operam de forma contínua; quando a temperatura no reservatório se aproxima do valor definido, o dispositivo de aquecimento instalado no tanque de resfriamento começa a fornecer calor segundo o controle PID, visando compensar o excesso de frio gerado pelo sistema de refrigeração e manter a temperatura constante.

3. Mecanismo de alimentação: Após o amostra ser resfriada até a temperatura desejada no dispositivo de baixa temperatura, ela é transportada de forma rápida e confiável para a superfície de apoio da bigorna; isso é realizado por este mecanismo. O sistema de alimentação pneumático é composto principalmente por um cilindro pneumático e um dispositivo de alimentação. O movimento do mecanismo de alimentação resulta da entrada de ar comprimido no cilindro, que aciona o pistão e, por meio dele, faz com que a haste de alimentação avance rapidamente e retorne à posição inicial, executando um movimento linear. A direção — avanço, recuo e parada — da haste de alimentação é controlada por sinais elétricos emitidos por uma válvula seletora pneumática e por interruptores magnéticos, que regulam o avanço e o recuo do cilindro. Ao ajustar a posição dos interruptores magnéticos, é possível realizar um ajuste fino da posição da haste de alimentação e da velocidade de amortecimento.

4. Mecanismo de posicionamento: A amostra deve estar em contato estreito com a face lateral da base de apoio, de modo que a entalhura da amostra fique posicionada exatamente no centro do eixo do pêndulo. O ajuste firme da amostra à face lateral da base é assegurado por um mecanismo de posicionamento. Quando a amostra é conduzida até a base dianteira pelo haste alimentadora, a ação da lâmina de mola fixa faz com que ela avance, mantendo-se firmemente contra a face lateral da base. Assim que a extremidade posterior da amostra ainda não se descolar da lâmina de mola fixa e a extremidade anterior já tiver adentrado a superfície da base traseira (na faixa de 2 mm a 3 mm), o interruptor magnético instalado no cilindro do sistema pneumático de alimentação envia um sinal; nesse momento, o cilindro de posicionamento entra em operação, acionando imediatamente o mecanismo de posicionamento. A haste de posicionamento do mecanismo alcança sua posição de trabalho, e os pinos elásticos laterais do mecanismo pressionam a amostra até que a extremidade dianteira fique rigidamente apoiada na superfície de posicionamento do próprio mecanismo, completando assim o processo de posicionamento da amostra.

Quando o cilindro de alimentação retorna, o eletroímã, após receber novamente o sinal, volta à posição inicial, afastando o mecanismo do cilindro de posicionamento da superfície de posicionamento da amostra, permitindo a realização do impacto.

5. Sistema de controle elétrico:

O sistema de controle elétrico deste equipamento é um sistema de controle baseado em microprocessador PLC da Panasonic, desenvolvido e fabricado de forma independente por nossa empresa.

Configuração principal do equipamento:

1) Um host de 300J

2) Um pêndulo de 150 J e um pêndulo de 300 J

Lâmina de corte padrão americano R8, 2 unidades

3) Caixa de amostras: uma unidade

4) Um conjunto do dispositivo de controle de temperatura de refrigeração (instalado no equipamento principal)

5) Sistema automático de alimentação e posicionamento – um conjunto (instalado na máquina principal)

6) Um conjunto do dispositivo de transmissão por balanço (montado na máquina principal)

7) Dispositivo automático de suspensão e balanço – um conjunto (instalado na unidade principal)

8) Um computador de marca

9) Impressora A4 da marca, uma unidade

10) Software dedicado de processamento e controle de dados – um conjunto

11) Desmontador, um unidade (para substituição do balanço)

12) Parafusos de ancoragem: quatro unidades

13) Dispositivo de proteção de segurança – um conjunto (possibilidade de personalização com rede de proteção totalmente fechada)

14) Bomba sem óleo e sem gás, uma unidade

15) Armário de controle – 1 unidade

Descrição resumida do processo experimental:

1º passo: Ao acionar o botão de acionamento do pêndulo, o motor faz girar a engrenagem helicoidal; após a ligação da embreagem eletromagnética, esta se fecha e aciona o pêndulo a girar no sentido anti‑horário. Quando o pêndulo atinge a posição desejada, o interruptor de proximidade fotoelétrico detecta o sinal, o pin de segurança é travado na posição correta, a embreagem eletromagnética é desenergizada e desacoplada, e o pêndulo fica preso na posição definida.

2 Refrigeração: Adota‑se a tecnologia de cascata com compressor importado para realizar o resfriamento do ensaio; a amostra é colocada na câmara de amostras, que é inserida na câmara de refrigeração. No interior da câmara de refrigeração, tubos de cobre de resfriamento circundam a câmara de amostras, enquanto, por fora desses tubos, encontra‑se uma placa aquecedora destinada a controlar a temperatura de refrigeração. Quando a temperatura atinge o valor definido, a placa aquecedora passa a regular a temperatura de refrigeração, utilizando o princípio do equilíbrio térmico para alcançar a temperatura de ajuste desejada.

3 Alimentação: O sistema de alimentação adota o princípio pneumático, utilizando o movimento de tração e retração do cilindro para expulsar a amostra da câmara de refrigeração até a boca da pinça de fixação; ao mesmo tempo, o cilindro de posicionamento atua, fixando a amostra na posição padrão especificada no suporte de impacto. O movimento do mecanismo de alimentação é realizado por meio da entrada de ar comprimido no cilindro, que aciona o pistão e, por sua vez, impulsiona a haste de alimentação, promovendo um deslocamento linear rápido para a frente e um retorno para trás. A avanço, recuo e parada da haste de alimentação são controlados por sinais elétricos emitidos pelo válvula seletora pneumática do cilindro de alimentação e pelos interruptores magnéticos, que comandam o movimento de avanço e recuo do cilindro. Ao ajustar a posição dos interruptores magnéticos, é possível realizar um micro‑ajuste da posição da haste de alimentação e da velocidade de amortecimento.

4 Impacto: Após a amostra atingir a posição de impacto, aciona-se o botão de retração do pino de segurança, que retorna o pino; em seguida, pressiona-se o botão de impacto, desengatando o pêndulo para que este caia livremente sobre a amostra. O sistema registra automaticamente os dados; aproveitando a energia potencial residual após o impacto, o sistema de controle coleta os sinais, o motor faz girar a engrenagem helicoidal e a embreagem eletromagnética entra em funcionamento, levando o pêndulo de volta à posição de suspensão e preparando‑o para o próximo ensaio.

5 software : A interface é a seguinte (exibe em tempo real a curva de resfriamento, com temperatura e tempo de resfriamento apresentados de forma clara)