Probador automático de impacto a baja temperatura con control por microordenador JB-300WD

Presentación del producto:

El ensayo de impacto automático a baja temperatura con control por microordenador, modelo JB‑300WD, se utiliza para determinar la resistencia al impacto de los materiales metálicos bajo cargas dinámicas, con el fin de evaluar sus propiedades en condiciones de carga dinámica. A partir de la diferencia entre la energía potencial inicial del péndulo antes del impacto y la energía potencial residual tras el mismo, que se visualiza en el dial graduado, se obtiene el trabajo de absorción del probeta. La energía máxima de impacto es de 300 J y se suministra con un péndulo de 150 J; las probetas utilizadas tienen una sección transversal de (10 × 10) mm. Este equipo dispone de una elevada energía de impacto, lo que lo hace adecuado para metales ferrosos de alta tenacidad al impacto, como el acero y sus aleaciones.

Esta máquina es un equipo integrado para ensayos a baja temperatura y ensayos de impacto, equipado con un dispositivo neumático especializado para la alimentación automática de las muestras. Utiliza un método de posicionamiento por extremo frontal neumático que asegura la centración de la muestra, garantizando que, una vez finalizado el ensayo a baja temperatura, el tiempo transcurrido entre la salida del horno y el inicio del ensayo de impacto no supere los 4 segundos, lo que mejora la precisión del ensayo y la eficiencia operativa. El enfriamiento de la muestra, el mantenimiento de la temperatura constante, el ajuste térmico, la toma del péndulo, su colgado, la alimentación de la muestra, el posicionamiento y el impacto se controlan de forma completamente automática mediante sistemas eléctricos. Tras romper la muestra, aprovecha la energía residual para elevar automáticamente el péndulo, preparándolo así para el siguiente ensayo de impacto; por ello, su superioridad resulta especialmente evidente en laboratorios que realizan ensayos de impacto a baja temperatura de manera continua, así como en sectores como la metalurgia y la fabricación mecánica, donde se llevan a cabo grandes volúmenes de estos ensayos.

Esta máquina está equipada con un ordenador y una impresora, y cuenta con funciones de control y visualización dual. Utiliza un control y una medición automáticos basados en PLC; tras la rotura de la muestra, calcula el ángulo de rebote del péndulo mediante los datos obtenidos por el codificador rotativo, mostrando automáticamente el valor del ángulo de rebote β, la energía absorbida por el péndulo sobre la muestra y el valor de la tenacidad al impacto ak. Además, permite editar los datos y generar informes de ensayo a través del ordenador y del software especializado de procesamiento y control de datos; también posibilita almacenar e imprimir los datos del ensayo, así como el valor promedio de las tres pruebas, la hora de ejecución y el número de orden, entre otros. Asimismo, permite la transmisión remota de datos. La pantalla del ordenador muestra en tiempo real la curva de enfriamiento, facilitando el control del tiempo de refrigeración de la muestra.

El cuerpo principal del impacto de esta máquina está fabricado en acero fundido, lo que garantiza una rigidez y estabilidad constantes durante todo el ensayo, una elevada resistencia al impacto, una menor tendencia a la deformación, resultados precisos y una larga vida útil. Se emplean un embrague de gran par y un motor de alta potencia, lo que asegura un movimiento más suave y libre de vibraciones tanto durante el levantamiento como durante la liberación del péndulo. En la sección de baja temperatura se utiliza tecnología de refrigeración por compresión en cascada; mediante el principio del equilibrio térmico y un sistema de agitación circulante, se logra un enfriamiento automático y homogéneo de las muestras, así como el mantenimiento de una temperatura constante y su regulación precisa.

Esta máquina ha sido desarrollada y fabricada de acuerdo con la norma nacional GB/T 3808-2002, “Verificación de los ensayos de impacto con péndulo”, y realiza ensayos de impacto sobre materiales metálicos conforme a la norma nacional GB/T 229-2020, “Método de ensayo de Charpy con péndulo para materiales metálicos”, cumpliendo además con el procedimiento de verificación JJG 145-2007 para máquinas de ensayo de impacto con péndulo. Si se modifican la configuración estructural y se sustituyen las piezas correspondientes, incluida la cuchilla R8, podrá satisfacer simultáneamente los requisitos de normas internacionales relevantes, tales como las normas estadounidenses ASTM E23 y europeas EN 10045, ISO 148 e ISO 83.

Parámetros técnicos:

Introducción a la estructura:

Los principales componentes de esta máquina son:

Computadora central, dispositivo de baja temperatura, mecanismo de alimentación, sistema de posicionamiento, cuadro eléctrico y microordenador, entre otros.

1. Host: Está compuesto por el cuerpo, el mecanismo de transmisión, el mecanismo de enganche y desenganche del péndulo, el mecanismo indicador, el péndulo y el dispositivo automático de señalización del balanceo, entre otros.

1) Parte de enganche, desenganche y balanceo mecánico:

Tras pulsar el botón “Levantar péndulo”, el péndulo se eleva y queda asegurado; el pasador de seguridad se extiende. Al presionar el botón “Alimentación automática”, la máquina de ensayo ejecutará los siguientes pasos: alimentación de la muestra, posicionamiento, sujeción y colocación de la muestra en posición. A continuación, se pulsa el botón “Retirar pasador” y, posteriormente, el botón “Impacto”, con lo que se realiza un ensayo de impacto. Tras romper la muestra, el péndulo se eleva automáticamente y queda suspendido, mientras que el pasador de seguridad se extiende por sí mismo, quedando preparado para el siguiente ensayo de impacto.

2) Órgano de dirección:

El papel del indicador es mostrar la energía absorbida por la muestra durante el ensayo; está compuesto por un dial graduado, una aguja y un mecanismo de selección, entre otros elementos. Esta máquina se controla mediante microordenador y cuenta con dos sistemas de lectura, de modo que los resultados del ensayo se visualizan simultáneamente en la computadora.

3) Parte del péndulo:

El péndulo está compuesto por el cuerpo del péndulo, la cuchilla, la barra del péndulo, las articulaciones, los enchufes y los enganches, entre otros componentes. Para facilitar al usuario el cambio de péndulos de distintos niveles de energía, se incluye de serie un desmontador.

2. Dispositivo de baja temperatura: Está compuesto principalmente por dos partes: el sistema de refrigeración y el tanque de baja temperatura.

Tras encender la fuente de alimentación y el interruptor de refrigeración, el compresor de alta temperatura entra en funcionamiento; cuando se cumplen las condiciones para su puesta en marcha —aproximadamente a los 5 minutos—, el compresor de baja temperatura se activa automáticamente, y el sistema de refrigeración pasa a su estado operativo de enfriamiento. Los compresores de refrigeración funcionan de manera continua; cuando la temperatura del tanque se aproxima al valor establecido, el dispositivo de calefacción situado en el depósito comienza a suministrar calor según un régimen de control PID, con el fin de compensar el exceso de frío generado por el sistema y mantener una temperatura constante.

3. Mecanismo de alimentación: Una vez que la muestra se ha enfriado hasta la temperatura deseada en el dispositivo de baja temperatura, este mecanismo la transporta de manera rápida y fiable hasta la superficie de apoyo del yunque. El sistema neumático de alimentación está compuesto principalmente por un cilindro neumático y un dispositivo de alimentación. El movimiento del mecanismo de alimentación se obtiene mediante la entrada de aire comprimido en el cilindro, que acciona el pistón y, a su vez, impulsa la barra de alimentación para realizar un desplazamiento lineal rápido hacia adelante y un retorno posterior. Los movimientos de avance, retroceso y parada de la barra de alimentación se controlan mediante las señales eléctricas emitidas por la válvula de dirección neumática del cilindro de alimentación y por los interruptores magnéticos, que activan el avance y el retroceso del cilindro. Ajustando la posición de los interruptores magnéticos, es posible regular con precisión la posición de la barra de alimentación y la velocidad de amortiguación.

4. Mecanismo de posicionamiento: La muestra debe quedar ajustada contra el lateral del yunque, de modo que la muesca de la muestra se sitúe exactamente en el centro del eje del péndulo. El ajuste de la muestra al lateral del yunque está garantizado por el mecanismo de posicionamiento. Cuando la barra alimentadora transporta la muestra hasta el yunque delantero, la lámina de resorte fija hace que la muestra avance presionando contra el lateral del yunque; mientras el extremo posterior de la muestra aún no se ha desprendido de la lámina de resorte fija y su extremo anterior ha entrado en la superficie del yunque trasero (entre 2 y 3 mm), el interruptor magnético del cilindro del sistema neumático de alimentación emite una señal, accionando el cilindro de posicionamiento; a continuación, el mecanismo de posicionamiento entra en funcionamiento: la varilla de posicionamiento alcanza su posición de trabajo y los topes elásticos laterales del mecanismo ejercen una presión sobre la muestra hasta que el extremo anterior queda firmemente apoyado sobre la superficie de posicionamiento, completando así el proceso de posicionamiento de la muestra.

Cuando el cilindro de alimentación regresa, el electroimán se restablece tras recibir una nueva señal, y el mecanismo del cilindro de posicionamiento se aleja de la superficie de posicionamiento de la muestra para permitir la realización del impacto.

5. Sistema de control eléctrico:

El sistema de control eléctrico de esta máquina es un sistema de control basado en microprocesador PLC de Panasonic, desarrollado de forma independiente por nuestra empresa.

Configuración principal del equipo:

1) Una unidad principal de 300 J

2) Un péndulo de 150 J y otro de 300 J, cada uno.

Cuchilla de estándar estadounidense R8, 2 unidades

3) Caja de muestras, una unidad

4) Un conjunto de dispositivo de control de temperatura de refrigeración (montado en la unidad principal)

5) Sistema automático de alimentación y posicionamiento, un conjunto (montado en la máquina principal)

6) Un conjunto del dispositivo de transmisión de oscilación (montado en la máquina principal)

7) Dispositivo automático de colgado y balanceo, un conjunto (instalado en la máquina principal)

8) Computadora de marca, una unidad

9) Impresora A4 de la marca, una unidad

10) Software especializado de procesamiento y control de datos, un conjunto

11) Desmontador, uno (para el cambio de péndulo)

12) Tornillos de anclaje, cuatro unidades

13) Dispositivo de protección de seguridad, un conjunto (con posibilidad de personalizar una malla de protección totalmente cerrada)

14) Bomba sin aceite ni gas, una unidad

15) Armario de control, una unidad

Descripción general del proceso experimental:

1. Toma de posición: Al pulsar el botón de accionamiento, el motor impulsa la rueda helicoidal; una vez que el embrague electromagnético se activa y se acopla, hace girar el péndulo en sentido antihorario. Cuando el péndulo alcanza su posición, el interruptor de proximidad fotoeléctrico detecta la señal, el pasador de seguridad se coloca en su posición y el embrague electromagnético se desactiva y se separa, fijando así el péndulo en la posición designada.

2 Refrigeración: Se emplea la tecnología de compresión en cascada de origen importado para lograr el enfriamiento durante los ensayos. La muestra se introduce en una cámara de ensayo que se aloja dentro de un compartimento refrigerante; en el interior de este último, unos tubos de cobre de refrigeración rodean la cámara de ensayo, mientras que, en el exterior de dichos tubos, se encuentra una placa calefactora que permite controlar la temperatura de refrigeración. Cuando se alcanza la temperatura establecida, la placa calefactora mantiene esa temperatura mediante el principio del equilibrio térmico, logrando así la temperatura deseada.

3 Alimentación: El sistema de alimentación se basa en el principio neumático: mediante el movimiento de extracción y empuje del cilindro se expulsa la muestra desde la cámara de refrigeración hasta la mordaza de sujeción, mientras que un cilindro de posicionamiento fija la muestra en la posición estándar previamente establecida sobre el soporte de impacto. El movimiento del mecanismo de alimentación consiste en un desplazamiento lineal generado por la entrada de aire comprimido en el cilindro, que acciona el pistón y, a su vez, impulsa la barra de alimentación para avanzar rápidamente y volver a su posición inicial. Los movimientos de avance, retroceso y parada de la barra de alimentación se controlan mediante las señales eléctricas emitidas por la válvula de dirección neumática del cilindro de alimentación y por los interruptores magnéticos, que activan el avance y el retroceso del cilindro. Ajustando la posición de los interruptores magnéticos, es posible regular con precisión la posición de la barra de alimentación y la velocidad de amortiguación.

4 Impacto: Una vez que la muestra alcanza la posición de impacto, se acciona el botón de retracción del pasador de seguridad, lo que permite que este se retraiga; a continuación, se pulsa el botón de impacto, liberando el péndulo para que caiga en caída libre y golpee la muestra. El sistema registra automáticamente los datos; aprovechando la energía potencial acumulada tras el impacto, el sistema de control adquiere las señales correspondientes, mientras el motor hace girar la rueda de tornillo sin fin y el embrague electromagnético entra en funcionamiento. De este modo, el péndulo regresa a su posición de suspensión, listo para el siguiente ensayo.

5 software : La interfaz es la siguiente (muestra en tiempo real la curva de enfriamiento, con una visualización clara de la temperatura y el tiempo de enfriamiento)