اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية بتردد ٢٠ كيلوهرتز: تتعاون شركة هانغتشاو هانغتشاو للتكنولوجيا المحدودة مع معهد الميكانيكا التابع للأكاديمية الصينية للعلوم لوضع سجل جديد لحدود عمر المعادن الافتراضي

نقل المختبر إلى ورشة الإنتاج الصناعي مؤخرًا، قاد البروفيسور بان شيانغنان من معهد الميكانيكا التابع للأكاديمية الصينية للعلوم فريقه البحثي إلى شركة هانغتشاو هانغتشاو التكنولوجية المحدودة في هانغتشو لإجراء سلسلة من الاختبارات المتعلقة بالإرهاق المعدني بالموجات فوق الصوتية والدورات الفائقة العدد. وبلا أي احتفال رسمي أو مراسم توقيع مُفصَّلة، لم تكن سوى منضدة الاختبار المُنصوبة وصناديق الألومنيوم المملوءة بالعينات موجودةً فعليًّا — ما يُشكِّل بداية هذه الشراكة التي تهدف إلى «نقل المختبر مباشرةً إلى خط الإنتاج».

التجربة رقم ٠٢: «الثلاثي» على منضدة الاختبار: الانحناء الاهتزازي، والانحناء الثلاثي النقاط، واختبار الشد

تحت إشراف الباحث بن شيانغنان، بدأ الفنيون أولاً بإحداث حركة «رقص» في العينة: حيث انعكست موجات الموجات فوق الصوتية عالية التردد ذهاباً وإياباً داخل العينة، وتم تضخيم الموجات الرنينية الميكانيكية بدقة، مما أدى إلى زيادة لحظية في سعة الإجهاد وتسريع كبير في بدء وانتشار شقوق التعب.

وبعد ذلك، تم البدء في مرحلة «الانحناء الثلاثي النقاط». ولتقليد ظروف تشغيل صفيحات صمام ضواغط مكيفات الهواء، وضع الفريق العينة بين دليلين دوارين ورأس ضغط، وخضعَت للانحناء الثلاثي النقاط المتكرر حتى حدوث الكسر. وقام البروفيسور بن بضبط شكل منحنى التحميل بدقةٍ بالغة لالتقاط ذلك العدد الحرج من دورات الانحناء.

وأخيرًا، أُجري اختبار السحب. وقد وفَّر ضاغط الهواء هواءً باردًا باستمرار، بينما ثُبِّت العيِّنة في تثبيت خاص وخُضعت لقوى سحب تناوبية. ورافق كل حركة «صراع سحب» أصداء فوق صوتية واضحة، بينما ظهرت الشقوق تدريجيًّا على السطح، وارتفعت منحنى الإجهاد-عدد الدورات (S-N) على شاشة البيانات تزامنًا مع ذلك.

لقد أمكن إنجاز هذه التجربة عالية الكثافة بنجاح بفضل جهاز الاختبار بالتعب فوق الصوتي متعدد الوظائف من الجيل الثالث الذي طوَّرته الشركة ذاتيًّا.

ومن أبرز ميزاته الأساسية ثلاث خصائص رئيسية:

1) تردُّد عالٍ جدًّا يبلغ ٢٠ كيلوهرتز — وهو ما يفوق بكثير نطاق التردُّد البالغ ١ هرتز الخاص بأجهزة اختبار التعب التقليدية، ويقلِّص دورة انتشار الشقوق إلى مستوى المillisecond؛

٢) نطاق ترددي واسع، وناتج عالٍ، ودقة عالية—يمكن للجهاز نفسه التبديل بين مختلف أنماط التحميل مثل الشد/الانضغاط المحوري، والانحناء ثلاثي النقاط، والانحناء الاهتزازي؛

٣) وحدة تصميم تحسين مساعدة تسمح بتطابق بنقرة واحدة لأبعاد العينة وطريقة التثبيت والتكرار الرنيني، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التجربة والخطأ. وخلال التشغيل، طرح بان شيانغنان مرارًا وتكرارًا طلبات تفصيلية مثل: "هل يمكن أن يكون أسرع؟" و"هل يمكن أن تكون الموجة أكثر حدة؟" فقام فريق جيازهين التقني بتعديل المعايير خلال الليل وحسّنها بحلول صباح اليوم التالي، مما كفل ألا تعوق القيود المرتبطة بالمعدات وتيرة التجارب.

كانت المعدات المصنَّعة محليًّا قد نالت إعجاب الخبراء. وعندما اقتربت التجربة من نهايتها، قدَّم بن شيانغنان تقييمًا نادرًا بعنوان «إعجابٌ عالٍ»، مُشيرًا إلى أن «وظائفها وقدرتها على التوسُّع تفوقان بشكل شامل وظائف المعدات المستوردة وقابليتها للتوسُّع في نفس الفئة السعرية.» وقرَّر فورًا أن تُعطى الأولوية في المشاريع اللاحقة لشراء أجهزة الاختبار بالتعب بالموجات فوق الصوتية المحلية، وأوصى بأن يعيد جيازهين المعدات إلى معهد الميكانيكا للتحقق الأكاديمي الإضافي منها. وعبارته: «ستتوسَّع نطاقات التعاون فورًا» دفَّأت قلوب الجميع: فلم تعد التنفيذات التكنولوجية مجرَّد فكرةٍ مثاليةٍ وردت في الأوراق البحثية، بل أصبحت طلبًا ملموسًا على خطوط الإنتاج.

تضخيم الشقوق إلى بيانات عمر الخدمة بعد إكمال اختبارات الكسر على مجموعة العينات النهائية، قام بن شيانغنان بحفظ صور سطح الكسر على قرص USB وسلّم تقريرًا تجريبيًّا أوليًّا إلى جيازهن. ولم يحتوِ التقرير على أي عبارات زخرفية—بل فقط منحنى الصلادة-عدد الدورات (S-N) الصارم وملاحظة موجزة تقول: "استغرق انتشار الشق من مرحلة البدء حتى الاختراق 3.2×١٠⁵ دورة فقط، أي أقل بنسبة ٢٨٪ من المتوسط الصناعي." وهذه الأرقام كانت أبلغ شاهدٍ على هذه التعاون بين المؤسسات.