Consideraciones importantes para equipos de prueba de tracción en aplicaciones aeroespaciales

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El mercado de materiales aeroespaciales está creciendo rápidamente, con una tasa compuesta anual esperada del 8,8% de 2021 a 2026¹. A medida que aumenta la producción de materiales, la demanda de pruebas de tracción aumentará en todos los segmentos del mercado, desde el nivel OEM hasta los proveedores de nivel tres. Con el aumento de la demanda de productos aeroespaciales, las empresas de pruebas de materiales tienen el desafío de igualar el ritmo de desarrollo de la industria.

Para prepararse para el próximo auge de la industria aeroespacial, las empresas están recapacitando urgentemente a grandes sectores de su fuerza laboral para satisfacer las demandas del mercado de materiales. Debido a que los materiales aeroespaciales están sujetos a condiciones extremadamente duras, también tienen algunos de los requisitos de prueba más meticulosos, lo que significa que iniciar un laboratorio de pruebas o calificar un nuevo equipo es una tarea importante. Por lo tanto, ya sea que usted sea un OEM que prueba una estructura de avión o un proveedor de tercer nivel que prueba aleaciones de alta resistencia, es crucial utilizar un sistema de prueba de tracción confiable que pueda producir resultados repetibles.

El Programa Nacional de Acreditación de Contratistas de Defensa Aeroespacial, o Nadcap, es un programa para toda la industria que garantiza la conformidad de los laboratorios en la industria aeroespacial. Al comprar un probador de tracción, es fundamental asegurarse de que exista una organización de servicio en su área acreditada según ISO 17025 por NVLAP para realizar calibraciones y acreditaciones. ISO 17025 es fundamental para garantizar auditorías trazables de los equipos de laboratorio, lo que a su vez verifica la calidad y la integridad de los resultados. Los probadores de tracción que se utilizan para una aplicación aeroespacial deben someterse a un programa de calibración regular para garantizar la precisión de las lecturas de tensión, velocidad, desplazamiento y fuerza del equipo.

Ocasionalmente, las pruebas se subcontratan a laboratorios de pruebas que cumplen con Nadcap. Esta es una solución conveniente para laboratorios donde el volumen de pruebas es bajo o si el laboratorio carece de equipo para realizar la prueba. El costo de subcontratar las pruebas depende de la cantidad de muestras que se prueban y de la complejidad de la prueba. El tiempo de respuesta puede ser rápido, aunque es necesario tener en cuenta el tiempo de entrega adicional del envío. La contratación de pruebas es algo que los laboratorios de alto rendimiento quieren evitar debido a los costos financieros y logísticos acumulativos. Sin embargo, si se adoptan pruebas internas, es importante que los sistemas de prueba se mantengan de manera proactiva para evitar costosos tiempos de inactividad del sistema. Muchas empresas de pruebas de tracción ofrecen modernizaciones o paquetes de modernización que extenderán la vida útil de su equipo al reemplazar los componentes en riesgo de su marco.

Al introducir un nuevo equipo en su laboratorio, es importante evaluar todas las opciones disponibles. Además de establecer la capacidad de prueba y los accesorios requeridos, también es importante asegurarse de que el sistema que elija esté diseñado para ser robusto y con alta rigidez. Otra cosa a considerar es la naturaleza del material que planea probar y cómo su material podría afectar el sistema de prueba. Por ejemplo, si está probando muestras de fibra de carbono bajo tensión, se expulsarán pequeñas partículas durante la rotura, lo que puede dañar la electrónica del sistema. Por lo tanto, el sistema debe diseñarse de tal manera que mantenga los residuos alejados de su hardware sensible. Si su laboratorio planea realizar pruebas en el extremo superior de la capacidad del sistema, pregunte a su proveedor cómo combaten las cargas de choque. Si su laboratorio va a realizar pruebas de tracción a temperatura de alto rendimiento, considere comprar dos sistemas o una configuración de horno de montaje doble. Una muestra puede tardar hasta una hora en alcanzar la temperatura, por lo que tener la capacidad de remojar una muestra mientras se analiza otra puede ahorrarle a su laboratorio un tiempo valioso. Además, comprar hornos dobles es más rentable que comprar un segundo sistema.

Las empresas de pruebas de materiales destacarán las configuraciones de cadenas de carga que ofrecen de acuerdo con Nadcap. Es probable que estos incluyan sus empuñaduras y accesorios más flexibles. Los puños comúnmente recomendados tienen un diseño de cuerpo móvil con alta rigidez; Estas mordazas tienen caras de mandíbula que sujetan la muestra horizontalmente, lo que facilita guiar la muestra hacia su lugar y reduce la variabilidad. Los agarres también deben ser simétricos, porque es más probable que un agarre asimétrico se deforme bajo carga y afecte los resultados de las pruebas. Otro accesorio recomendado son los topes para muestras, que garantizan que la muestra se asiente en las empuñaduras en el mismo lugar en cada prueba.

Verificar que su cadena de carga esté configurada para minimizar la flexión es clave para obtener datos precisos y repetibles. Si la tensión de flexión cae fuera del límite permitido, será necesario ajustar la cadena de carga. Esto se puede hacer manualmente haciendo ajustes en los puntos de fijación de la cuerda (por ejemplo, aflojando, apretando, agregando cuñas, etc.). Este es un método de prueba y error hasta que los datos caen dentro de los límites permitidos. Los fabricantes de probadores de tracción han identificado este problema y han proporcionado una solución simple: se puede agregar un kit de alineación que permite ajustes precisos en la dirección angular y axial de la cadena de carga. Combinar este kit con una muestra extensímetro proporciona lecturas en vivo de la deformación por flexión.

Cuando el uso final de un material es una aplicación comercial, es imperativo que no quede ninguna casilla sin marcar en términos de confiabilidad y seguridad de los datos. Desde el momento en que se produce una materia prima hasta su integración en un avión, es necesario realizar un seguimiento de todos los pasos de su proceso de desarrollo, lo que significa que tanto las auditorías internas como las externas de estas organizaciones son fundamentales. Para estar preparado para una auditoría, mantenga la documentación de las calibraciones de su sistema de prueba de tracción. Muchas organizaciones de servicios pueden presentarle esta documentación como prueba de cumplimiento.

La herramienta más poderosa que tiene una empresa es la capacidad de rastrear la falla de un componente hasta el lote de material del que se fabricó, y mantener la documentación de los cambios es parte de cada auditoría. El avance de la tecnología de software de prueba ha facilitado que las industrias altamente reguladas dejen un rastro de auditoría claro. El software de prueba moderno es una herramienta poderosa para la trazabilidad y permite a los administradores de laboratorio tener control administrativo total sobre el acceso de sus operadores. Los perfiles de operador se pueden configurar para impedir que los usuarios cambien los métodos si el administrador así lo decide, evitando cambios no deseados que podrían hacer que sus pruebas no cumplan con los requisitos. Si es necesario otorgar acceso a los operadores para cambiar los métodos, cualquier cambio se puede guardar en un registro de eventos. Se puede hacer referencia a este historial de revisiones para garantizar que una persona con la capacitación adecuada esté realizando cambios precisos y aprobados. El historial de revisiones debe incluir la hora y fecha del cambio, el usuario que realizó el cambio, el valor guardado y un registro del valor anterior. En algunos escenarios, los laboratorios requieren que cualquier cambio que se realice sea aprobado por otro usuario, como el administrador del laboratorio. Ahora es posible rastrear esas firmas electrónicas con software de prueba, lo que permite a los laboratorios verificar que cualquier cambio haya sido revisado antes de implementarse.

A medida que la industria aeroespacial continúa expandiéndose, los avances en la tecnología de prueba de materiales permiten a los laboratorios mantenerse al día con esta creciente demanda. Las innovaciones en el diseño de sistemas y el software de prueba permiten realizar pruebas más eficientes y seguras a medida que aumenta el volumen. La clave para el éxito de su programa es elegir un proveedor de soluciones que no solo pueda brindarle el equipo de prueba más apropiado para sus necesidades específicas, sino que también pueda asociarse con usted para lograr y mantener el estado de acreditación de Nadcap para garantizar que cumpla con sus pruebas. objetivos.

Referencias:

Casey Willis, ingeniero de aplicaciones de Instron. Para obtener más información, envíe un correo electrónico a [email protected] o visite www.instron.com.