Cisalhamento rotacional

O ensaio de cisalhamento rotacional é um método especializado utilizado para medir o binário ou a força de torção necessária para deformar um material ou componente. Ao aplicar uma carga rotacional controlada, os engenheiros podem determinar a tensão de cisalhamento, a força por unidade de área que ocorre quando as camadas de um material deslizam umas contra as outras.

Este tipo de ensaio é particularmente valioso nas indústrias em que os componentes ou conjuntos têm de suportar forças de rotação sem falhar. As colas, os dispositivos médicos, as peças automóveis, o equipamento desportivo e os materiais de construção são frequentemente testados desta forma para validar o desempenho, a durabilidade e a conformidade com os requisitos de segurança.

No caso das colas, os ensaios de cisalhamento rotacional avaliam o grau de resistência das juntas coladas às forças de torção. No sector automóvel, avalia-se a integridade de componentes como fixadores, veios e juntas em condições reais. No fabrico de equipamento desportivo, como aparelhos de ginástica ou estruturas de escalada, o método verifica se os produtos cumprem as normas de segurança antes do lançamento no mercado.

Ao medir com precisão o binário e a tensão de corte, os fabricantes podem conceber produtos mais fortes, mais seguros e mais fiáveis, cumprindo simultaneamente as rigorosas normas internacionais de ensaio.

Existem várias abordagens para medir a tensão de cisalhamento, sendo os testes de cisalhamento rotacional e as técnicas baseadas em torção as mais utilizadas. Ambas aplicam forças de rotação, mas diferem na forma como o binário é aplicado e medido.

Ensaio de cisalhamento rotacional

Uma amostra, frequentemente uma junta adesiva ou um conjunto colado, é fixada entre dois dispositivos. Um dispositivo permanece estático enquanto o outro roda, aplicando um binário até a ligação falhar ou atingir um deslocamento definido. O binário e o deslocamento angular são registados, permitindo aos engenheiros calcular a tensão de corte e avaliar o comportamento sob cargas de torção.

Método de ensaio de torção

Normalmente utilizado para amostras cilíndricas, tais como varas, fios ou veios, o ensaio de torção aplica uma carga de torção até à falha. É frequentemente utilizado na ciência dos materiais para determinar as propriedades mecânicas de metais, polímeros e compósitos.

O ensaio de cisalhamento rotacional é especialmente adequado para juntas coladas onde a linha de ligação está sujeita a forças rotacionais em vez de forças puramente lineares.

Os ensaios de cisalhamento rotacional e de resistência ao binário são utilizados em muitos sectores, incluindo:

• Adesivos e vedantes: Determinação da resistência à rotação de juntas adesivas curadas por UV em montagens de dispositivos electrónicos, automóveis e médicos.
• Automóvel: Avaliação da resistência ao binário em juntas coladas ou fixadas mecanicamente para garantir o desempenho sob vibração e carga.
• Construção: Testar materiais de ligação em juntas estruturais, sistemas de pavimento ou equipamento de segurança para cumprir os regulamentos de construção.
• Dispositivos médicos: Verificação da estabilidade do binário em instrumentos de precisão para garantir a segurança e fiabilidade na utilização repetida.

Por exemplo, na eletrónica, as juntas adesivas curadas por UV em conectores em miniatura podem ser testadas para suportar um binário superior a 1 Nm para simular forças de desacoplamento repetidas.

ASTM D3658

Esta norma especifica o método para determinar a resistência ao binário das ligações adesivas, em particular das juntas adesivas curadas por UV. Abrange a conceção do dispositivo de fixação, as taxas de rotação e os critérios de falha, fornecendo uma estrutura consistente para a avaliação.

Seguir a norma ASTM D3658 permite aos fabricantes comparar fórmulas adesivas, validar declarações de desempenho e confirmar que a resistência ao binário cumpre os requisitos da aplicação.

BS EN 913 (Substituição da BS EN 12346 neste contexto)

A normaBS EN 913 define requisitos gerais de segurança e métodos de ensaio para equipamento de ginástica, incluindo ensaios de carga rotativa para verificar se os produtos suportam a utilização prevista sem falhas. A conformidade garante a segurança do equipamento, ajuda a evitar recolhas dispendiosas e cumpre os requisitos de entrada no mercado europeu.

ISO 11003-1

Esta norma especifica o método de ensaio de torção para o comportamento de cisalhamento de adesivos. Define a preparação de amostras, a montagem, a aplicação de cargas rotativas e a medição do binário e da deslocação. É utilizada pelos fabricantes de adesivos e pelas indústrias onde as juntas têm de resistir a forças de cisalhamento lineares e rotacionais.

A Mecmesin fornece sistemas de teste de binário concebidos para resultados repetíveis e de alta precisão em testes de cisalhamento rotacional.

Testador de binário automatizado Vortex-i

Um sistema de teste de binário motorizado ideal para juntas adesivas, montagens mecânicas e componentes de equipamentos de segurança. O Vortex-i proporciona um controlo preciso da velocidade de rotação, direção e carga aplicada, e pode medir entre 0,01 Nm e 10 Nm com uma resolução de 0,001 Nm.

Software de teste VectorPro

Uma plataforma poderosa para conceber rotinas de teste, capturar dados de binário e de deslocação angular em tempo real e gerar relatórios. O VectorPro permite critérios automatizados de aprovação ou reprovação e gráficos detalhados de binário-deslocamento, suportando a conformidade com as normas ASTM D3658, BS EN 913 e ISO 11003-1.

As bancadas de teste OmniTest e MultiTest-dV da Mecmesin, quando emparelhadas com sensores de torque e acessórios apropriados, também podem realizar medições de cisalhamento rotacional para aplicações específicas.

A metodologia consistente, o equipamento exato e a adesão a normas relevantes são essenciais para obter resultados significativos. As práticas recomendadas incluem:

• Preparação de amostras: Assegurar que as superfícies de colagem, a aplicação da cola e os processos de cura são consistentes.
• Seleção do método de teste: Adequar o teste de cisalhamento rotacional ou de torção ao material e à aplicação.
• Verificação da conformidade: Seguir as normas ASTM D3658, BS EN 913 ou ISO 11003-1, conforme aplicável, para garantir que os resultados são reconhecidos internacionalmente.
• Controlos ambientais: Manter as condições de ensaio a cerca de 20 ±2 °C e 50 ±10% de humidade relativa para reduzir a variabilidade.
• Calibração do equipamento: Calibrar os sensores de binário de seis em seis meses e verificar o alinhamento da fixação antes do ensaio.

Quando realizados de acordo com estas normas, os ensaios de cisalhamento rotacional fornecem informações fiáveis sobre o desempenho do material, a resistência da ligação adesiva e a segurança do produto.

A nossa equipa técnica pode ajudá-lo a selecionar e configurar o sistema de teste de binário adequado aos seus requisitos de corte rotativo.