Departamento de Ingeniería Mecánica Laboratorio de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Máquina de Ensayos Universales (MTS Test system 810)
Área de Investigación: Ingeniería de Materiales Responsable: Ing. Berenice Navarro. Teléfono: (722) 2 79 99 90 ext. 2118 Correo:
[email protected]
Descripción General Esta máquina tiene la capacidad de realizar pruebas de cargas estáticas y dinámicas en materiales y componentes. Posee un sistema variado de cargas controladas y diferentes grados de flujo en el servo-válvula. El sistema MTS 810 puede ser fácilmente configurado para cumplir con las necesidades de cada material o componente que se quiera probar y tiene una capacidad desde 25kN hasta 500kN. Se pueden utilizar diferentes materiales desde plásticos, aluminio, compuestos hasta aceros. Tiene la capacidad de realizar diferentes pruebas como pruebas de tensión, compresión, fatiga, fractura mecánica y durabilidad de los materiales.
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Medidas de Seguridad Antes de Hacer Funcionar el Sistema Antes de aplicar la corriente eléctrica de alimentación al sistema de ensayos, revise y complete todas las prácticas de seguridad que sean aplicables a su sistema. Los objetivos que se buscan al hacer esto son los de mejorar la concienciación en cuanto a la seguridad de todo el personal que ha de estar en contacto con el sistema y mantener, a través de las inspecciones visuales, la integridad de los componentes específicos del sistema. 1. Léase todos los Manuales y tome el curso para el uso de esta máquina. Estudie el contenido del presente manual y el de los restantes manuales suministrados junto con el sistema antes de intentar llevar a cabo por primera vez cualquiera de las funciones del sistema. 2. Localice y lea las placas de peligro. Estas placas se encuentran situadas de forma estratégica en el equipo para llamar la atención acerca de zonas tales como los puntos de aplastamiento conocidos y los riesgos derivados de la tensión eléctrica. 3. Localice los pulsadores de Paro de Emergencia 4. Conozca los controles. Antes de hacer funcionar el sistema por vez primera, lleve a cabo una ejecución de prueba a través de los procedimientos operativos con la corriente eléctrica de alimentación desconectada. 5. Tenga preparados los primeros auxilios 6. Conozca los puntos de aplastamiento y de retención potenciales 7. Conozca los peligros eléctricos. Cuando se conecte la corriente eléctrica al sistema, reduzca al mínimo los peligros potenciales de descarga eléctrica vistiendo ropas y haciendo uso de herramientas que dispongan del aislamiento adecuado para los trabajos eléctricos. 8. Mantenga alejados a los espectadores. No permita nunca que los espectadores toquen los especimenes o el equipo mientras se está llevando a cabo el ensayo. 9. Vista ropa apropiada. No lleve corbatas, delantales de taller, ropas sueltas o cabellos largos que puedan quedar cogidos en el equipo y ser causa de lesiones. 10. Conozca los peligros de los gases comprimidos. Los dispositivos a alta presión son potencialmente muy peligrosos, dado que se encuentra disponible una gran cantidad de energía en el caso de una expansión o de una rotura no controlada. 11. Observe las prácticas de seguridad que a continuación se indican cuando trabaje con aire o gases a alta presión: • Siga todas las instrucciones de carga que se facilitan en los manuales correspondientes de información acerca de los productos. Identifique de forma correcta el tipo de gas a utilizar y el tipo del acumulador que ha de ser previamente cargado. • Siga siempre los procedimientos de purga que se recomiendan antes de retirar o de desmontar componentes que contengan gas a presión. • Utilice dispositivos de seguridad apropiados para proteger los oídos. • Asegúrese de que todo el aire o el gas a presión haya sido purgado de cualquier dispositivo neumático o que esté cargado con gas antes de empezar a desmontarlo.
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12. Compruebe los valores nominales y los pares de los pernos. Los elementos de sujeción (tales como los pernos y las varillas de conexión) están apretados de acuerdo con unas exigencias específicas. El apriete excesivo o insuficiente de un elemento de sujeción puede originar una situación de peligro debido a las elevadas fuerzas y presiones existentes en los sistemas de ensayos MTS. 13. Mantenga un buen orden y limpieza. Conserve limpios los suelos de la zona de trabajo. 14. Proteja los tubos flexibles y los cables eléctricos. Nunca se deben pisar los tubos flexibles ni los cables, ni tampoco se deben desplazar objetos pesados encima de los mismos. 15. Disponga una protección idónea. Utilice recintos de protección y disposiciones de laboratorio especiales cuando trabaje con especimenes de ensayo peligrosos tales como materiales de fácil fragmentación, materiales radioactivos o materiales que estén sometidos a presiones internas. Mientras se Hace Funcionar el Sistema 1. Use protecciones apropiadas • Protección ocular cuando trabaje con líquido hidráulico a alta presión, con especimenes explosivos. • Protección auditiva cuando trabaje cerca de motores eléctricos, de bombas o de otros aparatos que generen unos niveles de ruido elevados. • Utilice equipos de protección adecuados (guantes, botas, indumentaria, aparatos de respiración asistida, etc.) siempre que vaya a trabajar con líquidos, productos químicos o materiales en polvo que puedan ser irritantes o destructivos para la piel, el aparato respiratorio o los ojos. 2. Conozca los enclavamientos servo hidráulicos del sistema. No confíe nunca en los dispositivos de enclavamiento para que le protejan a usted o a cualquier otro personal. 3. Conozca los límites del sistema. No confíe nunca en los límites del sistema tales como límites mecánicos o límites de software para protegerle a usted o a cualquier otro personal. 4. No trastorne los sensores. No dé golpes, ni remueva, ajuste, desconecte o trastorne de ninguna otra manera un sensor (tal como un acelerómetro o un extensímetro) o su cable de conexión cuando esté aplicada la presión hidráulica. 5. Cerciórese de que los cables estén bien asegurados. No cambie las conexiones de ningún cable con la corriente eléctrica o la presión hidráulica aplicadas. 6. Permanezca alerta. Evite los períodos prolongados de tareas sin ninguna variación o de trabajo monótono que pueden contribuir a los accidentes y a las situaciones de peligro. 7. Contenga las fugas pequeñas. No utilice los dedos ni las manos para taponar pequeñas fugas en los tubos flexibles hidráulicos o neumáticos. Corte la alimentación hidráulica y deje que se disipe la presión hidráulica antes de retirar y sustituir el tubo flexible estropeado. 8. Manténgase lejos de los equipos en movimiento. Los objetos pueden quedar cogidos, aplastados, enredados o ser arrastrados por los equipos en movimiento. 9. Conozca las causas de los movimientos no esperados de los accionadotes. La elevada fuerza y las posibilidades en cuanto a velocidad de los accionadotes MTS pueden ser destructivas y peligrosas (en especial si el movimiento del accionador es inesperado).
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10. No haga uso de transmisores de RF. Los campos de RF intensos pueden ser la causa de un funcionamiento errático de los circuitos más sensibles del sistema. 11. Evite los puntos de aplastamiento. La mayor parte de los sistemas de ensayos son capaces de producir movimientos súbitos de una fuerza muy elevada. Avisos de Peligro Los avisos de peligro preceden de manera inmediata a la operación o al procedimiento que puede dar lugar al peligro correspondiente. Lea con atención todos los avisos de peligro y siga las instrucciones que se dan al respecto. Hay tres niveles diferentes de avisos de peligro que pueden aparecer en los manuales. 1. Avisos de riesgo. Los avisos de riesgo indican la presencia de un peligro que causará lesiones personales graves, la muerte, o unos daños materiales importantes si no se tiene en cuenta dicho riesgo. 2. Avisos de advertencia. Los avisos de advertencia indican la presencia de un peligro que puede causar lesiones personales graves, la muerte, o unos daños materiales importantes si no se tiene en cuenta dicho riesgo. 3. Avisos de precaución. Los avisos de precaución indican la presencia de un peligro que causará o que puede causar lesiones personales leves, originar daños materiales menores en el equipo, o poner en peligro la integridad del ensayo si no se tiene en cuenta dicho aviso de precaución.
Placas en el Equipo Las placas de peligro contienen información de seguridad específica y van fijadas directamente en el sistema. Dichas placas se encuentran colocadas de forma que las mismas resulten fácilmente visibles cuando el operador se encuentra en las proximidades del peligro correspondiente. En cada placa se describe un peligro relacionado con el sistema. Se utilizan los símbolos (iconos) internacionales para la indicación gráfica del tipo de peligro de que se trata y en el rótulo de la placa se indica la gravedad del mismo.
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Capacidades Capacidades reales •
Pruebas de tensión. ASTM E8, E21, ISO 6892
•
Pruebas de compresión. ASTM E9
•
Pruebas de fatiga. ASTM E606, ASTM E466, ISO 1099, ISO 12106
•
Pruebas de componentes. Varios estándares industriales y corporativos y estándares ASTM, ISO, FDA y DIN
Capacidades potenciales •
Pruebas de flexión ASTM E21, ISO 6892
•
Prueba de relajación de tensión ASTM E21, ISO 6892
•
Pruebas de fractura ASTM E399, E1820, ISO 12135
•
Pruebas biomédicas ASTM F1440, F2118
•
Pruebas a alta temperatura ASTM E8, E606, ISO 783
•
Pruebas de fatiga térmica y mecánica ASTM E606, E2368, ISO T6164
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Componentes principales del equipo
Tornillos: Apretados para hacer pruebas y flojos para bajar y subir celda
Marco de referencia
Grips y fixturas Celda de carga (250kN) Control de grips hidráulicos y presión Abrir o cerrar mordazas
Paro de emergencia Abrir/Cerrar clamps para subir la celda de carga Subir/bajar celda de carga
PC
Aislante de vibraciones externas Controlador
Control de seguros hidráulicos. bloquear o desbloquear los tornillos
Permite
Actuador Hidráulico. Mejora la capacidad de carga para obtener resultados más exactos.
Actuador de control de flujo. Reduce las fluctuaciones en la presión hidráulica para mejorar pruebas de control y exactitud en los resultados.
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Inicialización del Equipo Para encender se tienen que seguir los siguientes pasos consecutivamente 1. Encender las bombas (Switch que se encuentra empotrado en la pared) 2. Encender el regulador de la MTS (Figura 1) 3. Encender el controlador de la MTS (Figura 1)
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Figura 1: Regulador, controlador y computadora
4. Encender la computadora e introducir el password 5. Abrir el programa “Station Manager” que está ubicado en el escritorio (Figura 2)
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Figura 2 Programa “Station Manager”
6. Seleccionar en la ventana de Open station la opción de Basic (Figura 3)
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7. Seleccionar en la ventana de Parameter Sets la opción de default (Figura 3)
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Figura 3 Inicialización del programa
Práctica de Ejemplo Para realizar una prueba de tensión es necesario realizar previamente el procedimiento de inicialización del equipo y luego prosiga con los siguientes pasos: 1. Resetear las bombas oprimiendo primero el botón de “Reset” y después el botón de “ Reset/Override” (Figura 4) 2. Prender las bombas que controlan la posición y fuerza de la máquina presionando primero los botones que tienen dos líneas
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Nota Primero se deben prender las bombas como se muestra en la figura hasta que dejen de parpadear Figura 4 Reseteo y encendido de bombas
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3. Después prender por completo las bombas presionando los botones que tienen tres líneas. 18
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Figura 5 Empezar nuevo experimento
4. Crear la carpeta donde se guardarán todos los datos que se realicen durante la (new specimen). Luego en la barra Specimen prueba presionando el botón aparecerá un archivo que está vacío y en el que se guardarán todos los datos. 5. Crear las especificaciones de la prueba presionando el botón editor) donde aparecerá la ventana mostrada en Figura 6.
(Procedure
8 6 7
12 15 9
Figura 6 Especificaciones de la prueba de tensión
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6. Crear los parámetros de la prueba seleccionando en el menú de file la opción de new procedure. 7. Se tiene que crear una serie de procesos los cuales definen a una prueba. Los diferentes procesos que se pueden seleccionar se muestran en la ventana Process Palette. Para una prueba de tensión se necesitan al menos tres procesos los cuales se describen a continuación. 8. Seleccionar el proceso para aplicar una fuerza en forma de rampa. Para lograr esto presionar una sola vez el botón . Este proceso se añadirá al procedimiento de nuestra prueba y éste se verá reflejado en la ventana de edición de la izquierda (Figura 6). 9. Para editar los parámetros de este nuevo proceso que se acaba de crear presionar dos veces en el nombre de proceso en la ventana de edición. 10. Después aparecerá una nueva ventana como se muestra en la Figura 7. En esta ventana se modifican los parámetros necesarios que describen el proceso. Este primer proceso es para inicializar la prueba y se deben contener los parámetros mostrados. Después de introducir los datos cerrar la ventana. Nota Para introducir un nuevo parámetro se debe escribir el valor y después presionar la tecla de enter. Este proceso indica que se aplicará una fuerza por dos segundos hasta que la fuerza sea cero. Es proceso es para inicialización.
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Figura 7 Modificar parámetros de un proceso
11. Para introducir el siguiente proceso repetir los pasos 8, 9 y 10 con los parámetros mostrados en la Figura 8. Después de introducir los datos cerrar la ventana. Nota Este proceso indica que se aplicará una relación de 1.157 milímetros cada minuto hasta que el desplazamiento total sea de 60 milímetros. 11 El valor de esta relación depende del material y de tipo de prueba que se este realizando Figura 8 Modificar parámetros de un proceso
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12. Seleccionar el proceso para guardar los datos de la prueba. Para lograr esto presionar una sola vez el botón . Este proceso se añadirá al procedimiento de nuestra prueba y éste se verá reflejado en la ventana de edición de la izquierda (Figura 6). 13. Para editar los parámetros de este nuevo proceso que se acaba de crear presionar dos veces en el nombre de proceso en la ventana de edición. Como paso 9. 14. Después aparecerá una nueva ventana como se muestra en la Figura 9. En esta ventana se modifican los parámetros necesarios para la adquisición de datos. Modificar los parámetros mostrados en la figura. Después de introducir los datos cerrar la ventana.
Nota
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Este proceso indica que se guardarán los datos en un archivo continuamente cada 2 segundos las señales de fuerza y desplazamiento.
Figura 9 Modificar parámetros para adquisición de datos
15. Después de tener todos los procesos se debe señalar cuando comenzarán, para esto se debe presionar dos veces en la opción de Start de la ventana del editor e indicar para cada proceso cuando iniciará (Figura 6). 16. Mover el pistón de la máquina a posición cero, para realizar esto se debe verificar que los tornillos centrales del cabezal estén flojos (Figura 10).
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Figura 10 Verificar tormillos de cabezal
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17. Luego asegurar que el cabezal se encuentra suficientemente lejos del pistón para evitar una colisión cuando se mueve a posición cero. Mover cabezal con palanca izquierda como se muestra en figura 11. 18. Después se debe verificar que los controles de la máquina indiquen que no se encuentra el freno puesto y que la palanca de movimiento se encuentre neutral como se muestra en la Figura 11.
Nota Para mover cabezal hacia arriba mover la palanca señalada hacia arriba. 18
Figura 11 Verificar controles de la máquina
19. Después de la verificación anterior presionar el botón (Figura 5) 20. Luego activar el modo manual del pistón seleccionando la opción Enable Manual Command al final de la ventana (Figura 12). 21. Posicionar el cursor en el comando manual y cambiar su valor a cero después presionar la tecla enter. Al terminar cerrar la ventana.
19 20
Figura 12 Modo manual del pistón
22. Verificar que las válvulas de las mordazas se encuentran como se muestra en la Figura 13. (Mordazas abiertas). Colocar la probeta en la máquina para realizar la prueba, la cual debe ser maquinada con anterioridad con las dimensiones especificadas, como referencia revisar ASTM E8.
Válvulas hacia abajo
Válvulas hacia arriba
Figura 13 Mordazas abiertas
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23. Colocar probeta en la mordaza inferior como se muestra en la Figura 14 y una vez asegurando la posición de la misma cerrar la mordaza cambiando la configuración de las válvulas como se muestra en la Figura 15.
Figura 14 Colocar probeta en mordazas
ABAJO (abierta)
ABAJO (cerrada)
Figura 15 Cerrar mordaza inferior
24. Posicionar la mordaza superior con ayuda de los controles de la máquina de forma que ésta cubra por lo menos 2/3 partes de la sección más gruesa de la probeta. Para lograr esto se requiere mover la palanca señalada tal y como se muestra en la Figura 16 hasta que la mordaza quede en la posición deseada. Después se regresa la palanca a posición neutral como se muestra en la Figura 11.
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Figura 16 Posicionar mordaza con controles de la máquina
25. Cerrar la mordaza superior cambiando la configuración de las válvulas como se muestra en la Figura 17.
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ABAJO (cerrada)
Figura 17 Cerrar mordaza superior
26. Verificar que los tornillos centrales del cabezal estén apretados con la fuerza de la mano. Nota: No apretarlo con mucha fuerza ya que al realizar la prueba se pueden apretar más. (Figura 10). 27. Verificar que freno de la máquina este puesto y la palanca de movimiento se encuentre neutral como se muestra en la Figura 18.
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Figura 18 Verificar controles de la máquina
28. Finalmente para inicial la prueba presionar una sola vez el botón y esperar a que se termine de realizar la prueba. 29. La prueba termina por dos razones, la primera es porque llego a la condición que se estableció en el proceso y la segunda porque la probeta se rompió. Para cualquiera de los dos casos presionar una sola vez el botón . 30. Aflojar los tornillos centrales del cabezal de la mordaza superior y proceder a retirar la probeta (Figura 10). 31. Para retirar la probeta se tiene que seguir el mismo procedimiento al momento de ser colocarla pero en orden inverso, comenzando con la mordaza superior. 32. Para visualizar los datos recolectados, ingresar a la siguiente dirección: C:/tsiis/nombre de la prueba en esa carpeta es en donde estarán los datos. Se debe copiar toda la carpeta en un disquete.
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Apagando el Equipo Para apagar el equipo, se tienen que seguir los siguientes pasos consecutivamente 1. 2. 3. 4. 5.
Asegurar que la probeta se halla retirado de la máquina. Asegurar que los datos recolectados en la prueba se hallan recuperado. Salir del programa cuidando de NO guardar los cambios Apagar la computadora, el controlador de la MTS y el regulador. Apagar las bombas de la MTS que se encuentra empotrado en la pared.
Importante: No se deben guardar los cambios mientras se realiza una prueba, ya que esto modificará los parámetros de configuración del equipo MTS.
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