Cizallamiento rotacional

El ensayo de cizalladura rotacional es un método especializado utilizado para medir el par o la fuerza de torsión necesarios para deformar un material o componente. Aplicando una carga rotacional controlada, los ingenieros pueden determinar el esfuerzo cortante, la fuerza por unidad de superficie que se produce cuando las capas de un material se deslizan unas contra otras.

Este tipo de ensayo es especialmente valioso en industrias en las que los componentes o conjuntos deben soportar fuerzas de rotación sin fallar. Los adhesivos, los dispositivos médicos, las piezas de automóviles, los equipos deportivos y los materiales de construcción suelen someterse a este tipo de ensayo para validar su rendimiento, durabilidad y cumplimiento de los requisitos de seguridad.

En el caso de los adhesivos, el ensayo de cizalladura rotacional evalúa la resistencia de las uniones a las fuerzas de torsión. En el sector de la automoción, evalúa la integridad de componentes como fijaciones, ejes y juntas en condiciones reales. En la fabricación de equipamiento deportivo, como aparatos de gimnasia o estructuras de escalada, el método verifica que los productos cumplen las normas de seguridad antes de salir al mercado.

Al medir con precisión la torsión y el esfuerzo cortante, los fabricantes pueden diseñar productos más resistentes, seguros y fiables, cumpliendo al mismo tiempo las rigurosas normas internacionales de ensayo.

Existen varios enfoques para medir la tensión de cizallamiento, siendo las pruebas de cizallamiento rotacional y las técnicas basadas en la torsión las más utilizadas. Ambas aplican fuerzas de rotación, pero difieren en la forma de aplicar y medir la torsión.

Ensayo de cizalladura rotacional

Una muestra, a menudo una junta adhesiva o un ensamblaje pegado, se sujeta entre dos fijaciones. Uno de los dispositivos permanece estático mientras que el otro gira, aplicando un par de torsión hasta que la unión falla o alcanza un desplazamiento establecido. Se registran el par y el desplazamiento angular, lo que permite a los ingenieros calcular el esfuerzo cortante y evaluar el comportamiento bajo cargas de torsión.

Método de ensayo de torsión

El ensayo de torsión se utiliza habitualmente con probetas cilíndricas, como varillas, alambres o ejes, y aplica una carga de torsión hasta el fallo. Se utiliza con frecuencia en la ciencia de los materiales para determinar las propiedades mecánicas de metales, polímeros y materiales compuestos.

El ensayo de cizalladura rotacional es especialmente adecuado para uniones pegadas en las que la línea de unión está sometida a fuerzas rotacionales en lugar de puramente lineales.

Los ensayos de resistencia al cizallamiento rotacional y a la torsión se utilizan en muchos sectores, entre ellos:

• Adhesivos y sellantes: Determinación de la resistencia rotacional de uniones adhesivas curadas con UV en ensamblajes de electrónica, automoción y dispositivos médicos.
• Automoción: Evaluación de la resistencia a la torsión en uniones pegadas o fijadas mecánicamente para garantizar el rendimiento bajo vibración y carga.
• Construcción: Ensayo de materiales de unión en juntas estructurales, sistemas de suelos o equipos de seguridad para cumplir la normativa de construcción.
• Dispositivos médicos: Verificación de la estabilidad del par de apriete en instrumentos de precisión para garantizar la seguridad y fiabilidad en usos repetidos.

Por ejemplo, en electrónica, las uniones adhesivas curadas con UV en conectores en miniatura pueden someterse a ensayos para soportar más de 1 Nm de par de torsión para simular fuerzas de desacoplamiento repetidas.

ASTM D3658

Esta norma especifica el método para determinar la resistencia a la torsión de las uniones adhesivas, en particular las uniones adhesivas de curado UV. Abarca el diseño de la fijación, los índices de rotación y los criterios de fallo, proporcionando un marco coherente para la evaluación.

El cumplimiento de la norma ASTM D3658 permite a los fabricantes comparar las fórmulas adhesivas, validar las declaraciones de rendimiento y confirmar que la resistencia a la torsión cumple los requisitos de la aplicación.

BSEN 913 (Sustituye a BS EN 12346 en este contexto)

Lanorma BS EN 913 define los requisitos generales de seguridad y los métodos de prueba para los equipos de gimnasia, incluidas las pruebas de carga rotacional para verificar que los productos soportan el uso previsto sin fallos. Su cumplimiento garantiza la seguridad de los equipos, ayuda a evitar costosas retiradas y satisface los requisitos de entrada en el mercado europeo.

ISO 11003-1

Esta norma especifica el método de ensayo de torsión para el comportamiento de cizalladura del adhesivo. Define la preparación de la muestra, el montaje, la aplicación de cargas rotacionales y la medición del par y el desplazamiento. La utilizan los fabricantes de adhesivos y las industrias en las que las juntas deben resistir fuerzas de cizalladura tanto lineales como rotacionales.

Mecmesin proporciona sistemas de ensayo de par diseñados para obtener resultados de alta precisión y repetibilidad en ensayos de cizalladura rotacional.

Torquímetro automatizado Vortex-i

Un sistema de ensayo de par motorizado ideal para uniones adhesivas, ensamblajes mecánicos y componentes de equipos de seguridad. El Vortex-i proporciona un control preciso de la velocidad de rotación, la dirección y la carga aplicada, y puede medir de 0,01 Nm a 10 Nm con una resolución de 0,001 Nm.

Software de ensayo VectorPro

Una potente plataforma para diseñar rutinas de ensayo, capturar datos de par y desplazamiento angular en tiempo real y generar informes. VectorPro permite criterios automatizados de pasa o no pasa y gráficos detallados de par-desplazamiento, apoyando el cumplimiento de ASTM D3658, BS EN 913 e ISO 11003-1.

Los bancos de ensayo OmniTest y MultiTest-dV de Mecmesin, cuando se combinan con los sensores de par y los útiles adecuados, también pueden realizar mediciones de cizalladura rotacional para aplicaciones específicas.

Una metodología coherente, un equipo preciso y el cumplimiento de las normas pertinentes son esenciales para obtener resultados significativos. Las prácticas recomendadas incluyen:

• Preparación de las muestras: Garantizar la coherencia de las superficies de unión, la aplicación del adhesivo y los procesos de curado.
• Selección del método de ensayo: Adaptar los ensayos de cizalladura rotacional o torsión al material y la aplicación.
• Verificación de la conformidad: Siga las normas ASTM D3658, BS EN 913 o ISO 11003-1, según proceda, para garantizar que los resultados sean reconocidos internacionalmente.
• Controles ambientales: Mantener las condiciones de ensayo en torno a 20 ±2 °C y 50 ±10% de humedad relativa para reducir la variabilidad.
• Calibración del equipo: Calibrar los sensores de par cada seis meses y verificar la alineación de las fijaciones antes de la prueba.

Cuando se realizan de acuerdo con estas normas, los ensayos de cizallamiento rotacional proporcionan información fiable sobre el rendimiento de los materiales, la resistencia de la unión adhesiva y la seguridad del producto.

Nuestro equipo técnico puede ayudarle a seleccionar y configurar el sistema de ensayo de par adecuado para sus requisitos de cizallamiento rotacional.