Extensômetro

Extensômetros para ensaios de materiais – uma das competências centrais da ZwickRoell

Um extensômetro é um medidor de deformação utilizado para a medição da deformação de uma amostra exposta à carga. O medição de deformação é uma das competências centrais da ZwickRoell.

Visualização Extensômetros com Contato Extensômetros sem Contato Critérios de Seleção Solicite uma Consultoria

Em princípio existem duas grandes categorias de extensômetros: extensômetros com contato e extensômetros sem contato respectivamente óticos. Os extensômetros com contato podem ser subdivididos em extensômetros clip-on e extensômetros com braços de medição. Fazem parte dos extensômetros sem contato respectivamente extensômetros óticos os extensômetros de vídeo e os extensômetros a laser.

	Sistemas de Medição com Contato		Extensômetros sem Contato
	Extensômetro Clip-on	Extensômetros com braços de medição	Extensômetro de vídeo	Extensômetro a laser
Aplicações	Solução de boa relação custo/benefício para aplicações padrão com comprimento de medição inicial fixo e baixa performance de amostras	Adaptável de forma flexível a diferentes aplicações de ensaio	Adaptável de forma flexível a diferentes aplicações de ensaio Baseado em câmera: As imagens podem ser aproveitadas para avaliações adicionais, por ex. 2D DIC	Tecnologia especial para a medição em condições de alta temperatura
Material das amostras	Amostras rígidas	Todas	Todas; também amostras de alta sensibilidade e amostras com alta energia na ruptura	Metal, cerâmica, materiais resistentes ao fogo, grafite, vidro
Temperatura	até máx. 200°C.	até máx. 360°C.	até máx. 360°C.	até máx. 2000°C.
Comando	Manual	Configurável manualmente até automaticamente	Motorizado Sem influência do operador, alta reprodutibilidade dos resultados de ensaio	Motorizado: Sem influência do operador, alta reprodutibilidade dos resultados de ensaio

Extensômetros - Categorias

Especialista para extensômetros, medidores de deformação

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O que é um extensômetro e/ou um medidor de deformação?

Um extensômetro é um medidor de deformação utilizado para a medição da deformação de uma amostra exposta à carga.

A deformação do material é uma deformação física sob carga, por ex. causada pela força de tração no ensaio de tração. Além da deformação também a deformação por compressão ou a deflexão são determinadas com o auxílio de extensômetros sob diferentes tipos de carga. Tipos de carga são além dos ensaios de tração também ensaios cíclicos (inclusive ensaios de fadiga), ensaios de compressão e ensaios de flexão.
Extensômetros fazem a medição de deformação diretamente na amostra. Dessa forma são excluídas influências de outros componentes de ensaio sobre a medição e altas precisões são alcançadas.
A medição de deformação é necessária para a determinação dos valores característicos de materiais. Módulo de tração, módulo de Young, limite de escoamento, deformação na ruptura, valor r e fator de Poisson são valores típicos determinados com o auxílio de um extensômetro. Essas informações são indispensáveis para a comparação de materiais e fornecem suporte aos fabricantes de produtos para avaliarem se um material resiste às cargas às quais ele está exposto na utilização para os fins previstos.
Extensômetros são utilizados nos setores industriais e tipos de materiais mais diversos. Exemplos são metais, plásticos, materiais compósitos de fibra, elastômeros, filmes, têxteis, cordas, papel e madeira.

Sistemas de Medição com Contato

Os extensômetros com contato para a medição de deformação podem ser subdivididos em extensômetros com braços de medição e extensômetros clip-on.

ir a extensômetros com braços de medição ir a extensômetros clip-on

Extensômetros com braços de medição

Os extensômetros com braços de medição encostam por meio de lâminas do braço de medição montadas sobre braços de medição diretamente na amostra. A medição de deformação é feita por meio de avaliação da variação do ângulo ou da variação do curso dos braços de medição. Extensômetros com braços de medição ficaram comprovados e são de fácil compreensão. Esses extensômetros oferecem alta modularidade, o que os torna flexíveis para o uso em diferentes tarefas de ensaio, sendo que seu manuseio pode ser adaptado: Desde o extensômetro manual de boa relação custo/benefício até o sistema totalmente automatizado, totalmente sem influência do operador e com a máxima reprodutibilidade dos resultados de ensaio.

Extensômetro clip-on:

Os extensômetros clip-on (também chamados de extensômetros de montar) são uma solução de boa relação custo/benefício para tarefas de ensaio standard com baixa performance de amostras. Eles são fixados diretamente na amostra. A transmissão do curso de medição da amostra ao sensor é curta e rígida, o que permite alcançar alta acuracidade de medição.

Contudo, eles possuem pouca flexibilidade: Por motivo do tipo de construção a maioria deles possui comprimento de medição inicial fixo e curso de medição limitado.

Extensômetros com contato / extensômetros clip-on: representação esquemática

Extensômetros óticos / sem contato

Os extensômetros óticos videoXtens e laserXtens funcionam baseados em câmera e, portanto, sem contato. Por esse motivo, eles não exercem influência alguma sobre a determinação dos valores característicos de materiais. Outra vantagem de equipamentos de medição de deformação sem contato é que eles podem ser utilizados sem risco de sofrerem danos mesmo com amostras críticas até a ruptura. O comprimento de medição inicial no caso de extensômetros óticos é identificado por marcações de medição. Os extensômetros de vídeo e a laser da ZwickRoell também podem ser utilizados sem colocação manual de marcações de medição.

O extensômetro ótico lightXtens funciona com base em diodos emissores de luz. Esse extensômetro foi especialmente projetado para a medição totalmente automatizada em materiais de alta elasticidade (elastômeros, cordas, filmes) ou amostras com grande comprimento de medição inicial (cordas de aço e cabos múltiplos).

Ir a extensômetro de vídeo Ir ao extensômetro a laser Ir a lightXtens

Extensômetros óticos / sem contato: Princípio do extensômetro de vídeo

Extensômetros sem contato Extensômetro a laser

Por que um extensômetro da ZwickRoell?

Extensômetros são uma das nossas competências centrais resultantes de nossa expertise de várias décadas na técnica de aplicação.
Nossos extensômetros são desenvolvidos e fabricados em conjunto com os demais componentes de ensaio em nossa própria fábrica de modo que a plena compatibilidade dos sistemas de ensaio é garantido.
Os extensômetros da ZwickRoell foram projetados de modo que eles extrapolam os requisitos da norma visto que sua acuracidade é indispensável para resultados de ensaio reprodutíveis e confiáveis.

Critérios de seleção

Quase todas as normas de ensaio de tração como ASTM e ISO exigem a medição de deformação. O extensômetro mais adequado para a aplicação depende dos requisitos da norma e das características do material da amostra.

O extensômetro ideal pode ser determinado com base em seis critérios principais. Entre eles as características que devem ser cumpridas, como a acuracidade, a resolução, o range de medição, os valores de medição desejados e a temperatura de ensaio na qual o extensômetro está sendo utilizado. No entanto, o valor adicional decisivo é criado por características como o fácil manuseio, a necessidade reduzida de treinamento, o escopo de funções, os custos por ensaio ou informações adicionais fornecidas por opções.

Critérios de seleção para extensômetros: Qual extensômetro ou medidor de deformação é adequado? A seleção do extensômetro depende do material e do formato da amostra, da norma, das condições ambientais, do manuseio, do orçamento e dos custos.

Material & Formato da Amostra

O processo de seleção do extensômetro ideal começa com os critérios referentes ao material e o formato da amostra

Deformação máxima: Importante para o cálculo do range de medição necessário. Além disso, materiais com pequenas deformações requerem na maioria das vezes acuracidade maior.
Sensibilidade ao toque No caso de materiais finos ou sensíveis ao toque, a influência sobre a amostra é minimizada por meio de extensômetros com braços de medição equipados de lâminas de braço de braço de medição especiais. Os extensômetros sem contato são aqui ideais uma vez que eles não exercem influência alguma sobre a amostra.
Comportamento de ruptura: Importante em ensaios até a ruptura para evitar a danificação do extensômetro. Para altas energias de ruptura são utilizados extensômetros sem contato ou extensômetros com braço de medição com mecanismos de segurança adequados.
Dimensões das amostras: Algumas dimensões de amostras limitam a seleção em decorrência de amostras com larguras ou espessuras extremas.
Formato das amostras: Pode demandar requisitos especias. Por ex. componentes de formas irregulares as quais restringem a acessibilidade à amostra.

Sequência de ensaio & Norma

Independentemente do ensaio ser executado conforme a norma ou conforme o standard da fábrica: A sequência de ensaio e os valores de medição procurados indicam características obrigatórias claras para o extensômetro:

Tipo de carga: Para que tipo de ensaio o extensômetro será utilizado: Ensaios de tração, compressão, flexão ou ensaios cíclicos? Alguns extensômetros podem ser utilizados para todos os quatro tipos de carga e foram projetados para a substituição rápida entre os tipos de ensaio.
Comprimento de medição inicial: Na maioria das vezes ele é definido pela norma. Com base no comprimento de medição inicial e na deformação máxima da amostra é determinado o range de medição que o extensômetro deve cobrir.
Exatidão Quanto à exatidão dos extensômetros as normas na maioria das vezes se referem a classes de exatidão. Elas são definidas nas normas de calibração de extensômetros por meio dos desvios e das resoluções medidos (ISO 9513, ASTM E83).
Valores de medição desejados: Quais valores de medição devem ser determinados pelo ensaio e quais requisitos devem ser atendidos? Os módulos por ex. são determinados logo no início do ensaio, motivo pelo qual já aqui a exatidão correspondente deve estar disponível. Isso pode ser assegurado por meio de calibração adequada.
Controle da velocidade de deformação conforme ISO 6892-1 Método A1 “closed loop”: O controle por deformação define requisitos especiais quanto ao extensômetro. Para a adaptação automática da velocidade de ensaio o extensômetro continuamente transmite os valores de deformação atuais à eletrônica (na ZwickRoell 2000 vezes por segundo).

Ambiente de ensaio

Como é o ambiente de ensaio e qual é sua influência sobre o extensômetro?

Temperatura de ensaio No caso de ensaio sob temperatura também o extensômetro deve ser adequado para as respectivas condições. Existem extensômetros que foram especialmente construídos para utilização em câmaras de temperatura ou no forno de alta temperatura e, portanto, fornecem nesse ambiente exatidão muito alta.
Influências da luz ou convecção, por ex. em decorrência do sistema de ar condicionado, poderão restringir a exatidão de um extensômetro ótico sem contato.
Poeira, sujeira e vibrações no caso de ensaios diretamente na produção requerem extensômetros robustos de baixa sensibilidade.

Funcionalidade

Com a funcionalidade obtém-se também valor adicional. É que um extensômetro permite obter rendimento bem melhor.

Flexibilidade: Extensômetros de alta flexibilidade quanto a diferentes aplicações, tipos de amostra ou funções dispensam a aquisição de vários extensômetros.
Influência do operador: Qual é a importância de resultados de ensaio confiáveis em virtude da baixa influência do operador? A influência do operador poderá causar desvios e dispersões dos resultados de ensaio.
Funções automáticas: Com as funções automáticas a influência do operador é reduzida ou inclusive eliminada. Isso aumenta significativamente a repetibilidade e reprodutibilidade dos resultados de ensaio. As funções automáticas tornam a intervenção desnecessária: desde a medição automática da área de ensaio e da centralização dos pontos de medição, passando pela regulagem automática do comprimento de medição inicial, até a colocação e retirada de braços de medição.
Valor adicional por meio de opções: Os extensômetros sem contato captam por meio de câmera(s) uma grande parte da amostra e conseguem obter através da medição um volume de informações maior. São possíveis medições em vários pontos de medição, avaliações de deformações de áreas inteiras por meio de uma correlação de imagem 2D ou uma determinação automática de locais de ruptura, o que evita o refugo de amostras.
Opções de retrofit: Elas são determinantes para a longevidade. Alguns extensômetros atendem desde o início a um grande leque de aplicações. Outros permitem por meio de opções de retrofit a fácil adaptação a outras aplicações também em momentos posteriores.

Manuseio

O manuseio coloca o usuário no primeiro plano.

Perfil do usuário: Quem trabalha com a máquina de ensaios? Trata-se de funcionários da produção, com fequentes trocas, os quais devem executar o ensaio sem muito treinamento e com pouca intervenção na sequência de ensaio? Ou trata-se do técnico especializado para o qual é útil quando ele pode controlar a sequência de ensaio em todos os pontos de forma altamente flexível e com uma série de funções? Os extensômetros e o software podem ser adaptados de forma correspondente.
Necessidade de treinamento: As funções automáticas resultam em uma redução enorme do treinamento. Aqui também é vantajoso um software de comando intuitivo, com estrutura bem organizada e o qual pode ser adaptado aos respectivos processos de trabalho.
Necessidade de conversão: Quando há troca entre diferentes aplicações, o manuseio para conversão deve ser considerado: Quanto tempo demora, uma única pessoa é suficiente para realizá-la, e erros poderão ser cometidos?
Marcação de amostra: Os extensômetros sem contato requerem, dependendo da amostra, uma marcação de amostra – ou, também pode ser, que não seja necessário. Ocorre que além de um grande número de opções de marcação, as quais, dependendo da amostra e do ensaio podem ser adaptadas, os sistemas sem contato também oferecem a medição sem marcação. Para tal é aproveitada a rugosidade natural da superfície da amostra e por meio do software marcações de medição virtual são colocadas sobre a amostra.

Orçamento & Custos

Quanto aos custos, o foco está nos anos de uso a partir da aquisição.

Custos de aquisição: Eles, sim, estão no foco inicialmente, porém, custos menores para a operação de um extensômetro (assim como de todo o sistema) conseguem rapidamente compensar custos de aquisição maiores.
Os custos de treinamento dependem da necessidade de treinamento e do número de operadores diferentes.
Custos por ensaio e possível performance de amostras: Quanto maior a necessidade de intervenção do operador, mais demorado é o ensaio.
Tempo necessário para conversão: A conversão do sistema na troca entre as aplicações requer tempo. Um bom exemplo disso é a conversão para utilização de uma câmara de temperatura. Já será uma economia significativa quando a conversão pode ser feita por uma pessoa sozinha.
Custos por necessidade de refazer ensaios: Custos adicionais são gerados pela falta de exatidão e reprodutibilidade de um sistema. Quando a dispersão dos valores é excessiva, custosos ensaios secundários se tornam necessários. Além dos custos com recursos humanos são incorridos custos adicionais com os novos materiais necessários. Por esse motivo, resultados de ensaio confiáveis são de suma importância.
Custos de manutenção: Não por último são relevantes os custos contínuos de manutenção. Quanto a esse quesito, peças livres de desgaste ou a preparação especial para utilização em ambientes de produção cheios de poeira podem reduzir os custos.