O Material Centre Leoben usa o HA 100 para análise precisa de materiais sob a influência do hidrogênio
Case Study
- Cliente: Centro de Materiais da Leoben Research GmbH
- Local: Leoben, Áustria
- Indústria: Instituto de Pesquisa e Academia, Metais, Contrato de ensaios
- Tema: MCL: Ensaios de materiais e componentes sob a influência de hidrogênio
Janeiro de 2025
O Material Centre Leoben (MCL) utiliza a máquina de ensaio servo-hidráulica HA100 da ZwickRoell para ensaiar materiais sob a influência de hidrogênio.Com um Autoclave (até 400 bar, -50 °C a +150 °C) e tecnologia de medição de alta precisão para força, alongamento e comprimento de trinca, às vezes permite testes precisos de mecânica de fratura.Com a possibilidade de realizar quaisquer testes quase estáticos, mecânicos de fratura e dinâmicos em espécimes de teste macroscópicos (por exemplo, LCF , da/dN , J1C / K1C a máquina fornece dados cruciais para o desenvolvimento do material sob condições extremas.O método de queda de potencial de corrente contínua (DCPD) também é usado para medir o comprimento de rachaduras.
Centro de Materiais da Leoben Research GmbH
O MCL estabelece novos padrões em testes de materiais
O Materials Center Leoben (MCL) é um instituto de pesquisa líder em ciência de materiais, especializado no desenvolvimento, otimização e caracterização de materiais inovadores para aplicações industriais. O MCL foi fundada em 1999 como uma empresa de responsabilidade limitada e se estabeleceu como um parceiro competente para o setor desde o início. Os proprietários refletem suas fortes raízes acadêmicas: A Montanuniversität Leoben, a Joanneum Research, a Leoben Holding, a Academia Austríaca de Ciências, a Universidade de Tecnologia de Viena e a Universidade de Tecnologia de Graz. Como um centro de competência em materiais e superfícies, o MCL apoia seus parceiros no desenvolvimento de materiais sustentáveis e de alto desempenho, especialmente nas áreas de microeletrônica, engenharia mecânica, aeroespacial e tecnologia de energia.
A análise da compatibilidade dos materiais com o hidrogênio é uma área fundamental de pesquisa. O hidrogênio, como fonte de energia ambientalmente correta, pode causar danos à microestrutura dos materiais e, assim, influenciar suas propriedades mecânicas. Portanto, o MCL está se concentrando na pesquisa das interações hidrogênio-material e nas alterações materiais associadas causadas pela exposição ao hidrogênio. Com base nos resultados obtidos, estão sendo desenvolvidos métodos para otimizar materiais e métodos para o projeto seguro de componentes para ambientes ricos em hidrogênio.
Além disso, o MCL opera um laboratório de ensaio acreditado pela ISO IEC 17025, com os principais métodos de ensaio mecânico de materiais metálicos, como ensaio de dureza, ensaio de tração, tenacidade à fratura, crescimento de trincas por fadiga e ensaios de fadiga. O MCL também oferece soluções em simulação numérica e desenvolvimento de materiais com base em modelos para prever com precisão o comportamento do material e tornar os processos mais eficientes. Análises de falhas e análises de materiais são essenciais para identificar potenciais pontos fracos em um estágio inicial e aumentar a durabilidade dos componentes. Por meio de experiência interdisciplinar e cooperação próxima com a indústria e a ciência, o instituto contribui significativamente para o desenvolvimento de soluções de materiais inovadoras e sustentáveis para o futuro.
As principais competências da ZwickRoell
- Solução completa inovadora da ZwickRoell em termos de hidrogênio (“tudo de uma única fonte”) como o pacote geral mais econômico.
- Muitos anos de experiência, pois as máquinas ZwickRoell já estão disponíveis.
- Realização de vários ensaios de mecânica da fratura.
- Qualidade comprovada das máquinas ZwickRoell.
- Software robusto e solução de calibração (testXpert).
A tarefa
Investigação precisa do comportamento de danos sob influência de hidrogênio
Para o desenvolvimento de materiais adequados para aplicações com hidrogênio, o MCL Forschung GmbH fornece dados importantes sobre materiais, que apoiam tanto a ciência quanto a indústria. O foco está na investigação do comportamento de danos (mudanças de material, formação de trincas e propagação de trincas) em vários materiais, especialmente em metais, assim que entram em contato com o hidrogênio.
Por meio de caracterização abrangente sob condições variáveis de pressão e temperatura, o MCL simula condições reais de aplicação — por exemplo, para fabricantes de dutos e tanques de hidrogênio. Eles investigam como as rachaduras se desenvolvem, crescem e afetam a resistência a rachaduras dos materiais.
Os dados obtidos são cruciais para o desenvolvimento de materiais seguros e duráveis que atendam aos requisitos da infraestrutura de hidrogênio. Clientes de vários setores, como geração de energia e transporte, se beneficiam dessas descobertas para melhorar seus produtos. O MCL apoia ativamente o desenvolvimento e a busca por soluções inovadoras em tecnologia de hidrogênio.
A solução da ZwickRoell
Máquina de ensaio servohidráulica HA 100
A máquina de ensaio servohidráulica HA 100 foi construída para o MCL com o objetivo de caracterizar materiais sob a influência de hidrogênio. A HA 100 é equipada com uma autoclave integrada que permite pressões de até 400 bar e temperaturas de -50 °C a +150 °C. Esta máquina oferece medições precisas de força e alongamento e também permite a medição in situ precisa do alongamento da trinca usando o método de potencial de corrente contínua. Uma corrente é passada através da amostra e a mudança no potencial como resultado da propagação da trinca é medida, determinando assim com precisão a extensão da trinca.
Este equipamento especial permite que o MCL execute ensaios quasistáticos, de mecânica de fratura e fadiga ( HCF, LCF ) com um alto grau de flexibilidade em termos de tamanhos de espécimes. Para realizar ensaios com precisão, é importante que todos os sensores de medição (como força, expansão de entalhe, deformação, mas também medição de comprimento de trinca in-situ) meçam de forma confiável e com a mais alta precisão, mesmo sob condições extremas (por exemplo, altas pressões, temperaturas). Dedicamos atenção especial a este aspecto, por exemplo, com relação à medição de força de alta precisão compensada por pressão na faixa de força baixa e alta, para que este sistema também atenda a todos os requisitos padrão com relação à precisão desses sensores.
Para medições muito precisas do comprimento de trinca, o método de queda de potencial de corrente contínua (DCPD), que foi estabelecido no MCL por muitos anos, pode ser usado além do método de conformidade frequentemente usado. Isso garante uma medição muito precisa, confiável e segura do comprimento de trinca, o que é essencial para ensaios complexos de mecânica de fratura (curvas JR e também crescimento de trinca por fadiga). Na configuração de software da máquina de ensaio, foi dado um foco especial para garantir que os principais métodos de ensaio padronizados para materiais metálicos, como ensaios de tração, medições de tenacidade à fratura, crescimento de trincas por fadiga e ensaios de fadiga controlados por deformação, possam ser tanto realizados quanto avaliados.
Graças ao equipamento específico mencionado acima, o HA 100 é uma solução completa para pesquisa e desenvolvimento e serviços de ensaio em tecnologia de hidrogênio. Ela apoia, assim, a MCL no desenvolvimento de materiais seguros e de alto desempenho para o futuro.
O resultado
Ensaios de materiais eficientes e precisos
Graças à HA 100, a MCL realizará futuramente ensaios mecânicos complexos sob hidrogênio em alta pressão, além de outros misturas de gás com hidrogênio, dependendo da temperatura de ensaio, que varia de -50 °C a 150 °C. Esta solução de sistema de ensaio altamente precisa permite à MCL se especializar, entre outras áreas, em mecânica da fratura sob a influência do hidrogênio, ao mesmo tempo em que supera com sucesso os desafios associados ao impacto do hidrogênio.
Com cerca de 25 anos de experiência na área de ensaios de materiais, a MCL já possui um amplo conhecimento em métodos. Além disso, a MCL opera um laboratório de ensaio acreditado pela ISO IEC 17025, com atualmente 18 métodos de ensaio na área de ensaios mecânicos, garantindo a oferta de ensaios de alta qualidade e confiabilidade com procedimentos padronizados. A MCL também planeja incluir os métodos de ensaio sob atmosfera de hidrogênio na sua acreditação. Com o uso da HA100, a MCL agora possui uma vantagem competitiva. O motivo: A experiência acumulada ao longo dos anos com métodos de ensaio padronizados pode agora ser aplicada imediatamente sob atmosfera de hidrogênio, aumentando assim a eficiência e a rentabilidade dos serviços. Além disso, a MCL pode fornecer resultados rápidos e confiáveis, ajudando seus clientes a desenvolver materiais e produtos mais seguros e de alto desempenho. Portanto, a MCL está perfeitamente posicionada para atender às crescentes demandas da indústria e impulsionar o desenvolvimento de materiais inovadores.
"A combinação de alta precisão e flexibilidade nos permite realizar ensaios complexos sob a influência de hidrogênio de forma eficiente e precisa, além de desenvolver soluções inovadoras para materiais."
Dr. Stefan Marsoner,
Head of Department Materials & Services, Materials Center Leoben Forschung GmbH.
