Em quais eixos e posições a peça é ensaiada na vibração?

Resposta rápida: na maioria das normas, nos três eixos (X, Y e Z), um de cada vez, com duração por eixo, numa fixação que reproduz a montagem real. Quem define os eixos é a especificação do produto.

"Em que posição a peça vai na mesa?" é uma das perguntas mais frequentes nas propostas de vibração da Labmor — aparece em centenas de pedidos. Ela parece simples, mas a resposta muda o resultado: a mesma peça pode passar num eixo e trincar no outro, porque cada direção excita modos de vibração diferentes.

Por que ensaiar em três eixos?

Em uso real, a vibração chega à peça por todas as direções ao mesmo tempo. O shaker eletromagnético, porém, excita uma direção por vez. A solução padrão das normas é decompor o problema: ensaiar a peça em três direções perpendiculares entre si, em sequência. Cada eixo revela fragilidades diferentes:

• Eixo vertical (em geral Z): solicita suportes, abas de fixação e componentes pesados que "pendulam" para cima e para baixo.
• Eixos horizontais (X e Y): solicitam encaixes laterais, presilhas, conectores e placas eletrônicas montadas de lado.

Por isso, ensaiar só o eixo "principal" não substitui os outros dois. Algumas normas ponderam a severidade por eixo (níveis diferentes para vertical e horizontal); outras aplicam o mesmo perfil nos três.

Quem define o que é X, Y e Z?

Esse é o ponto que mais gera retrabalho. Há três situações comuns:

1. A norma usa o sistema do veículo. Muitas especificações automotivas definem X como o eixo longitudinal (sentido de marcha), Y como o transversal e Z como o vertical. Nesse caso basta saber como a peça é montada no carro.
2. O desenho da peça traz o sistema de coordenadas. É a forma mais segura: o laboratório monta o dispositivo de acordo com o desenho e registra no relatório.
3. Nada está definido. Aí o laboratório propõe os eixos com base na posição de montagem e o cliente aprova antes de começar. Ensaiar primeiro e discutir depois é o caminho mais curto para repetir o ensaio.

Para peças que podem ser montadas em mais de uma posição (um sensor universal, um módulo para várias plataformas), vale escolher a orientação mais crítica ou ensaiar as posições relevantes — isso é decisão de engenharia do produto, e precisa estar no plano.

Posição de montagem real: por que o dispositivo importa

Entre a mesa do shaker e a peça existe, por norma, um dispositivo de fixação. Ele precisa respeitar os pontos de fixação e a posição real de instalação e ser rígido o bastante para não amplificar nem atenuar a vibração gerada pela mesa. Alguns cuidados que fazem diferença:

• Mesmos pontos e mesmo torque de aperto do veículo ou do equipamento. Fixar por pontos "mais convenientes" muda as frequências naturais da peça.
• Chicote e conector montados como em uso, presos ao dispositivo a uma distância representativa. Um cabo solto chicoteando vira falha de ensaio, não de produto.
• Orientação em relação à gravidade. Peças com fluido, relés, molas ou massas suspensas se comportam de forma diferente de cabeça para baixo. A posição de montagem real vale também para isso.
• Dispositivo com múltiplas faces. Para mudar de eixo, o dispositivo é reposicionado ou girado em relação à direção de excitação; um dispositivo bem projetado permite isso sem desmontar a peça.

A Labmor projeta e fabrica esses dispositivos quando o cliente não tem um; o projeto parte do desenho de montagem da peça.

Uma peça por eixo ou a mesma peça nos três?

Depende da norma e do plano de validação:

• Mesma amostra nos três eixos, em sequência: é o caso mais comum em normas de componentes eletroeletrônicos automotivos. O dano se acumula, como em campo.
• Amostras diferentes por eixo: usado quando se quer isolar o efeito de cada direção ou quando o prazo pede eixos em paralelo (com mais de um dispositivo).

Defina isso antes do orçamento, porque muda a quantidade de amostras e de dispositivos.

E no choque mecânico?

No choque mecânico a lógica é a mesma, com um detalhe a mais: cada eixo tem dois sentidos (positivo e negativo). A IEC 60068-2-27 deixa o número de choques por sentido para a especificação, escolhido numa lista de valores; com o menor deles, 3 choques em cada sentido de cada eixo, são 18 choques no total. O número exato vem da norma ou da especificação do cliente.

Ressonância e medições por eixo

Antes do ensaio de durabilidade, muitas normas pedem uma busca de resposta de baixo nível em cada eixo (em geral uma varredura senoidal) para localizar as frequências naturais da peça; repetida no fim e comparada com a inicial, ela mostra se algo afrouxou ou trincou. O post estudo da ressonância explica como isso é feito. Quando a peça precisa funcionar durante o ensaio, o monitoramento elétrico também é feito eixo a eixo — veja vibração com acionamento do produto.

O que enviar para definir os eixos

• Desenho de montagem com os pontos de fixação e, se houver, o sistema de coordenadas.
• A norma ou especificação com o perfil (senoidal ou randômico), os níveis e a duração por eixo.
• Se a peça vai energizada e o que deve ser monitorado.
• Se a mesma amostra passa pelos três eixos e se há inspeções intermediárias.
• Se há dispositivo pronto ou se ele deve ser fabricado.

Com isso, os demais parâmetros do ensaio ficam completos.

Experiência da Labmor

Desde 2014 a Labmor realizou mais de 200 projetos de vibração e mais de 100 de choque mecânico, em faróis e lanternas, chicotes, conectores, módulos eletrônicos e peças metálicas, para normas como Stellantis CS.00056 e sua sucessora CS.00263, VW 80101, IEC 60068-2-6 e IEC 61373. Os ensaios são feitos em shaker eletromagnético próprio de 35 kN, de 5 a 2.000 Hz, com peças de até 300 kg e câmara climática acoplável. Conheça a área de vibração.