يتم استخدام نظام اختبار التعب فوق الصوتي لقياس خصائص التعب للمواد المعدنية

وصف المنتج

مع تطور التكنولوجيا الصناعية، زادت تدريجيًا فترة عمر التعب في تصميم العديد من الأجزاء المعدنية. وصار سلوك التعب الدوري العالي للمواد المعدنية محور بحثي. ويُعرف تعب المعادن بأنه ضعف في أجزاء الماكينات أو المركبات أو الهياكل الناتج عن إجهاد أو أحمال متكررة. وفي مواجهة متطلبات الأجزاء الحديثة في المعدات الميكانيكية من عمر خدمة طويل جدًا وموثوقية عالية للغاية، أصبحت التقنيات التقليدية لاختبار التعب غير قادرة على تلبية الاحتياجات الحالية.

إن آلة اختبار التعب فوق الصوتية التي تنتجها شركتنا تُستخدم لقياس خصائص التعب وعمر التعب والشقوق الموجودة مسبقًا وانتشار الشقوق في المعادن ومواد السبائك ومكوناتها تحت ظروف الحمل الشدّي أو الانضغاطي أو الدوراني بين الشد والضغط عند درجة حرارة الغرفة.

اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية هو طريقة اختبار تعب مُسرَّعة تعتمد على الرنين، ويمكنها تقصير وقت الاختبار بشكل كبير، وهي الحل الوحيد العملي لاختبار التعب ذي العمر الطويل للغاية لشفرات محركات الطائرات.

إن آلة اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية هي معدات اختبار متقدمة تم تطويرها من قبل شركتنا، استناداً إلى تراكم وإرث يمتد لعشر سنوات في أربع تقنيات أساسية وهي الدعم الهيدروستاتيكي، والقياس والتحكم، والمستشعرات، وبرامج التطبيق. ومن خلال عمليات تكرار وتحديث متعددة، تمكنّا بنجاح من تجاوز الصعوبات التقنية الرئيسية مثل التحكم في الانفعال، والقياس المُحاذِي المحوري، وجمع ومعالجة بيانات اختبار التعب الديناميكي. وتتميز هذه الآلة بتطبيقات واسعة النطاق، ودقة تحكم عالية، وقدرة تكيف قوية، وطرق اختبار مرنة، ونطاق ترددي واسع، والقدرة على محاكاة الظروف البيئية المعقدة. وتُستخدم بشكل واسع في اختبارات التعب ذات الدورات العالية ديناميكياً، والتَعَب ذي الدورات المنخفضة، والتَعَب المبرمج، بالإضافة إلى اختبارات المعدل الثابت للتشوه الساكن، ومعدل الحمل الثابت، واختبارات الخواص الميكانيكية التقليدية المختلفة. كما أنها تلبّي احتياجات مواد ومكونات مختلفة في مجالات الاختبار المتقدمة الخاصة بالتعب والانكسار وغيرها، وهي مستقرة وموثوقة على المدى الطويل، وتملأ فجوة داخلية في هذا المجال.

تفاصيل المنتج

تُستخدم آلة اختبار التعب فوق الصوتية لتحديد خصائص التعب، وعمر التعب، وتكوّن الشقوق الأولية، وانتشار الشقوق في المعادن والسبائك والمكونات تحت ظروف درجة حرارة الغرفة وفي ظل أحمال شد أو ضغط أو أحمال متناوبة بين الشد والضغط.
للمواكبة المتطلبات الحديثة المتعلقة بحياة طويلة للغاية وموثوقية عالية جداً للمكونات الميكانيكية، لم تعد تقنيات اختبار التعب التقليدية كافية. إن اختبار التعب فوق الصوتي هو طريقة متسارعة تعتمد على الرنين وتقلل بشكل كبير من وقت الاختبار، وهو الحل الوحيد العملي لاختبار تعب طويل للغاية لشفرات محركات الطائرات.

أهمية إجراء اختبارات تعب المعادن

1.تسبب تعب المعادن في تحطم الطائرة.

سبب تعب المعدن تحطم الطائرة

في 17 أبريل 2018، تعرضت رحلة 1380 (بوينغ 737-700) المتجهة من مطار نيويورك لا غوارديا إلى مطار دالاس لوف فيلد لكسر في النافذة وتلف في المحرك.

الشفرة رقم 13 من محرك رقم 1 فقدت. تشير الأدلة إلى أن المنطقة التي انكسرت فيها الشفرة أظهرت علامات على إجهاد معدني. لقد تراكمت على شفرات المروحة في المحرك المعطوب أكثر من 32000 دورة تشغيل منذ تركيبها الجديد. سطح الكسر يُظهر علامات الإجهاد.

أهمية اختبار الإجهاد المعدني

محركات التوربينات الغازية المستخدمة في مجال الطيران هي الوحدات الرئيسية لتوليد القوة للطائرات والمروحيات، وهي معدات أساسية كانت لفترة طويلة تحد من تطور صناعة الطيران والمعدات العسكرية في الصين. محركات الطائرات الفضائية هي آلات دوارة عالية السرعة ذات روايش متعددة وظروف تشغيل متغيرة للغاية. تتعرض مكوناتها، وخاصة الشفرات والأقراص، لأحمال اهتزازية معقدة جداً.

محرك PW4084، مثبت على طائرة بوينج 777 للمسافرين

تُعد مشاكل إرهاق المواد الناتجة عن الأحمال الاهتزازية من القضايا الرئيسية التي تحد من موثوقية المحركات النفاثة العالية وطول عمرها الافتراضي، وقد أثارت قلقًا كبيرًا في أبحاث وتطوير وإنتاج وتشغيل محركات الطائرات الصينية بشكل آمن.

طائرات ومحركات تحطّمت

عوامل إرهاق الشفرات

تحدث حالات التعب الدوري العالي (HCF) والتعب الدوري عالي جداً (VHCF) بشكل رئيسي بسبب إجهادات الاهتزاز الناتجة عن مصادر هوائية وآلية متنوعة، حيث تصل تردداتها إلى آلاف الهيرتز. ويمكن أن تؤدي هذه الإجهادات إلى كسور تعب في مكونات محركات حيوية مثل شفرات المروحة، وشفرات الضاغط، وشفرات التوربين أو الأقراص، والقنوات، مما قد يسبب حوادث طيران.
--اضطرابات التدفق الداخلي في المحرك
--الاهتزاز الذاتي (الاهتزاز الانسيابي flutter والاهتزاز الناتج عن انفصال التدفق)
--تشويه التدفق (الضغط)
--عدم توازن الدوار

مبدأ اختبار الإرهاق فوق الصوتي

اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية هو طريقة مُسرَّعة لاختبار التعب تعتمد على تأسيس موجات رنانة ميكانيكية على العينة المُحمَّلة. تستند هذه الطريقة إلى مبدأ التمدد الكهروضغطي وتستخدم تقنية الرنين فوق الصوتي عالي الطاقة، حيث تصل ترددات الاختبار إلى (20 كيلوهرتز)، وهو ما يفوق بكثير ترددات اختبار التعب التقليدية. خلال وقت الاختبار الفعلي، يمكن الحصول على بيانات التعب وقيم العتبة. وبسبب التردد العالي، يمكن اكتشاف حدود التعب ذات الدورات المتكررة بشكل سريع لمختلف المواد الصناعية.

استجابةً لمتطلبات الأجزاء الميكانيكية الحديثة من حيث العمر الطويل جدًا والموثوقية العالية للغاية، تقوم آلات اختبار التعب فوق الصوتي، التي تعتمد على مبادئ الرنين فوق الصوتي، بتوليد أحمال اهتزازية عالية التردد على العينات لإكمال اختبارات الأداء (الدورية العالية جداً) للتآكل. وتتميز الجيل الثالث من آلة اختبار التعب فوق الصوتي متعددة الوظائف والمطورة من قبل شركتنا بوجود نطاق ترددي واسع للعمل، وسعة إخراج كبيرة، ودقة تحكم عالية. ويمكنها إجراء مختلف أنواع اختبارات التعب فوق الصوتي على المواد المعدنية والمركبة، بما في ذلك الشد-الضغط المحوري التناسبي المتغير، والانحناء الثلاثي النقاط مع نسبة الإجهاد المتغيرة، والانحناء الاهتزازي، وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، توفر البرنامج المساعد لتصميم الأمثل لأنواع مختلفة من العينات مثل الشد-الضغط المحوري، والانحناء الثلاثي النقاط، والانحناء الاهتزازي.

مزايا اختبار التعب فوق الصوتي

يمكنه إجراء تحميل بسعة عشوائية، بما في ذلك الأحمال منخفضة المستوى، مما يقارب بشكل أدق الظروف الهندسية الواقعية.

استخدام معايير يتم ضبطها عبر الحاسوب والتحكم في التجارب يسمح بتكرار بسيط للفشل الناتج عن العيوب البسيطة.

نظراً لإجراء الاختبارات في حالة رنانة، يمكن توليد إجهادات عالية، مما يسمح باختبار الفولاذ الذي تصل قوته إلى 1000 ميجا باسكال.

الطاقة المطلوبة لمعدات الاختبار منخفضة للغاية (عشرات الواط إلى مئات الواط)، مما يوفّر طاقة بشكل كبير ويقلل من تكاليف الاختبار.

يكون مستوى الإجهاد عند نهايات العينة منخفضاً جداً أثناء الرنين، مما يبسّد عملية تثبيت العينة، حيث يُحتاج إلى تثبيت من طرف واحد فقط، وهو ما يفيد المواد الهشة.

تقييم سريع لعمر التعب للمواد المعدنية عند تردد تكرار يبلغ 20 كيلوهرتز، مما يقلل من وقت الاختبار بمقدار مئات إلى آلاف المرات.

على سبيل المثال، باستخدام اختبار التعب 109: يتطلب اختبار تعب الخدمة الهيدروليكية عند 20 هرتز مدة 1.5 سنة؛ ويحتاج جهاز اختبار الانحناء الدوراني عند 50 هرتز إلى 231 يومًا؛ وتستغرق طاولة الاهتزاز عالية التردد عند 300 هرتز 38.5 يومًا؛ بينما ي require فقط 13.8 ساعة.

يتم تطبيق طريقة اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية بشكل رئيسي

تُستخدم هذه التقنية بشكل رئيسي في قطاعات الطيران والنقل السريع والسيارات ومحطات توليد الطاقة، حيث تقوم بإجراء اختبارات أداء التعب الدائري الفائق على مختلف المواد المعدنية مثل الفولاذ السبيكي، والسبيكة الألومنيومية، والسبيكة التيتانية، بالإضافة إلى مواد مركبة من ألياف الكربون. وبالمقارنة مع طرق اختبار التعب التقليدية، يمكنها تقليص وقت الاختبار بنسبة تتجاوز 90%، مما يؤدي إلى توفير كبير في تكاليف الاختبار.