Máquina de ensayo universal

Una máquina de ensayo universal ( UTM ), también conocida como probador universal , ^{[ 1 ]} máquina de tracción universal , máquina de ensayo de materiales , bastidor de ensayo de materiales , se utiliza para probar la resistencia a la tracción (tracción) y a la compresión (compresión) , la resistencia a la flexión , la flexión , el corte , la dureza y la torsión , proporcionando datos valiosos para el diseño y la garantía de la calidad de los materiales . Un nombre anterior para una máquina de ensayo de tracción es tensiómetro . La parte "universal" del nombre refleja que puede realizar muchas aplicaciones de ensayos estándar en materiales, componentes y estructuras (en otras palabras, que es versátil).

Una máquina universal de ensayos electromecánica utiliza un motor eléctrico para aplicar una fuerza controlada, mientras que una máquina universal de ensayos hidráulica emplea sistemas hidráulicos para la aplicación de fuerza. Las máquinas universales de ensayos electromecánicas son las preferidas por su precisión, velocidad y facilidad de uso, lo que las hace adecuadas para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo ensayos de tracción, compresión y flexión.

Por otro lado, las máquinas universales de ensayos hidráulicas (UTM) son capaces de generar fuerzas mayores y se utilizan con frecuencia para ensayar materiales de alta resistencia, como metales y aleaciones, donde se requieren fuerzas extremas. Ambos tipos de UTM desempeñan un papel fundamental en diversas industrias, como la aeroespacial, la automotriz, la de la construcción y la de la ciencia de los materiales, permitiendo a 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. ^{[ 2 ]} Los componentes comunes incluyen:

• Bastidor de carga: Generalmente consta de dos soportes robustos para la máquina. Algunas máquinas pequeñas tienen un solo soporte.
• Célula de carga : Se requiere un transductor de fuerza u otro medio para medir la carga. Generalmente, las normativas vigentes o el sistema de calidad exigen una calibración periódica.
• Cabezal transversal: Un cabezal transversal móvil se controla para que se mueva hacia arriba o hacia abajo. Generalmente, esto se realiza a velocidad constante; a veces se denomina máquina de velocidad de extensión constante (CRE). Algunas máquinas pueden programar la velocidad del cabezal transversal o realizar pruebas cíclicas, pruebas a fuerza constante, pruebas a deformación constante, etc. Se utilizan accionamientos electromecánicos, servohidráulicos, lineales y por resonancia.
• Métodos para medir la extensión o deformación: Muchos ensayos requieren medir la respuesta de la muestra al movimiento del cabezal móvil. En ocasiones, se utilizan extensómetros .
• Panel de control y software: Proporcionan el resultado de la prueba con los parámetros configurados por el usuario para la adquisición y el análisis de datos. Algunas máquinas antiguas cuentan con pantallas digitales o de dial y registradores gráficos . Muchas máquinas más modernas disponen de una interfaz informática para el análisis y la impresión.
• Acondicionamiento: Muchas pruebas requieren un acondicionamiento controlado (temperatura, humedad, presión, etc.). La máquina puede ubicarse en una sala controlada o bien, se puede colocar una cámara ambiental especial alrededor de la muestra para realizar la prueba.
• En muchos métodos de ensayo se requieren dispositivos de prueba , mordazas para sujetar las muestras y equipos relacionados para la preparación de muestras .

La configuración y el uso se detallan en un método de ensayo , generalmente publicado por un organismo de normalización . Este método especifica la preparación de la muestra, la fijación, la longitud de referencia (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 en la longitud de referencia durante el ensayo. Si no se instala un extensómetro, la propia máquina puede registrar los datos del sistema, incluido cualquier deslizamiento de la muestra en las mordazas.

Una vez puesta en marcha, la máquina comienza a aplicar una carga creciente sobre la muestra. Durante 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 otros con una capacidad de más de 53 MN (12 millones de lbf ). ^{[ 3 ] [ 4 ]}

• Módulo de elasticidad
• Curva tensión-deformación
• Módulo de Young
• Estrechamiento (ingeniería)
• Pruebas de fatiga
• Prensa hidráulica

• A. Beaumont, G. R. Higginson, B. Hunter, W. B. Palmer. Máquina universal de ensayos mecánicos para fines didácticos. Universidad de Leeds, The Engineer, 14 de febrero de 1964.
• ASTM E74 - Práctica para la calibración de instrumentos de medición de fuerza para verificar la indicación de fuerza de las máquinas de ensayo
• ASTM E83 - Práctica para la verificación y clasificación de sistemas de extensómetros
• ASTM E1012 - Práctica para la verificación de la alineación del bastidor de ensayo y la probeta bajo la aplicación de fuerzas axiales de tracción y compresión.
• ASTM E1856 - Guía estándar para la evaluación de sistemas computarizados de adquisición de datos utilizados para obtener datos de máquinas de ensayo universales.
• JIS K7171 - Norma para determinar la resistencia a la flexión de materiales y productos plásticos.

• Vídeo de una máquina de ensayos universal realizando una prueba de tracción en YouTube