Wie ein multifunktionales ultraschallbasiertes Ermüdungsprüfsystem die innovative Werkstoffentwicklung unterstützt

Verständnis Ultraschall-Zermürbungstest : Prinzipien und Systemaufbau

Die Wissenschaft hinter hochfrequenten Ermüdungsbelastungen

Die ultraschallgestützte Ermüdungsprüfung arbeitet im Frequenzbereich von etwa 15 bis 25 kHz und ermöglicht es Ingenieuren, das Verhalten von Werkstoffen unter Bedingungen mit sehr hohen Lastwechselzahlen jenseits von 10 Millionen Zyklen zu bewerten. Das Besondere an diesem Ansatz ist seine Fähigkeit, Prüfungen, die normalerweise Monate oder sogar Jahre dauern würden, auf nur wenige Stunden zu verkürzen. Dabei wird hochfrequenter Spannungswechsel wiederholt aufgebracht, wodurch mikroskopische Veränderungen in der Materialstruktur bereits lange vor dem Entstehen sichtbarer Risse hervorgerufen werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Prüfmethoden erfasst die Ultraschallprüfung tatsächlich diese subtilen Materialreaktionen, die bei unterschiedlichen Dehnungsraten auftreten – ein entscheidender Aspekt, um Schäden in einem frühestmöglichen Stadium zu erkennen. Studien haben zudem gute Ergebnisse gezeigt, mit zuverlässigen Daten, die trotz Bedenken bezüglich der Auswirkungen von Frequenzschwankungen auf das Verhalten von Materialien wie austenitischem Edelstahl gesammelt wurden.

Resonanzgetriebene Spannungszyklen in USFT-Systemen

Die ultraschallgestützte Ermüdungsprüfung funktioniert hauptsächlich über eine resonanzgetriebene Anregung. Der Prozess beginnt mit einem piezoelektrischen Wandler, der hochfrequente Spannungs wellen erzeugt. Diese Wellen wandern durch einen Verstärker und erreichen anschließend das Horn, bevor sie auf die Probe treffen. Dadurch entstehen regelmäßige Spannungszyklen, die im Hinblick auf ihre Leistung tatsächlich recht energieeffizient sind. Neuere Geräte verfolgen Änderungen der Resonanzfrequenz während des Fortschritts der Prüfungen. Wenn sich Materialien intern zu verschlechtern beginnen, verändern sich ihre Steifigkeitseigenschaften, und diese Frequenzverschiebungen geben Aufschluss darüber. Das System nimmt laufend Anpassungen vor, um während der Prüfung geeignete Belastungsbedingungen aufrechtzuerhalten. Frühe Anzeichen von Verschleiß können erkannt werden, indem akustische Emissionen und langsame Frequenzdrifts über die Zeit beobachtet werden. Dies liefert wertvolle Informationen über die Schädigungsakkumulation, ohne dass der eigentliche Prüfvorgang unterbrochen oder angehalten werden muss.

Optimierung der Probengeometrie und Kopplung für zuverlässige Daten

Wie wir Prüfkörper gestalten, ist entscheidend dafür, die Stabilität während Resonanztests aufrechtzuerhalten und eine gleichmäßige Spannungsverteilung im gesamten Material zu gewährleisten. Bei ungeeigneter Geometrie treten Probleme wie fehlerhafte Knotenpositionen oder unerwünschte Vibrationen auf, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt. Ein guter Kontakt zwischen Sonotrode und dem zu prüfenden Objekt hilft, Energieverluste zu reduzieren und sicherzustellen, dass die Wellen wie vorgesehen durch das Material laufen. Gute Konstruktionen funktionieren mit den unterschiedlichsten Formen – von einfachen Drähten bis hin zu empfindlichen Platten – und bewältigen komplexe Situationen, in denen mehrere Kräfte gleichzeitig auf das Material einwirken. Neue Klemmverfahren haben viele Probleme behoben, die ältere Aufbauten plagten, sodass Forscher nun zuverlässig Tests an nahezu jeder Materialkonfiguration durchführen können, ohne ständig Sorge vor Halterungsdefekten haben zu müssen.

Trends zur Miniaturisierung und Automatisierung in der USFT-Geräteentwicklung

Die neuesten Trends zielen darauf ab, die Größe der Ausrüstung zu verkleinern und gleichzeitig mehr Automatisierung hinzuzufügen, um bessere Ergebnisse zu erzielen und die Bedienung zu vereinfachen. Moderne Systeme verfügen über eigene Umweltkontrollgeräte, die extremen Temperaturen von minus 70 Grad Celsius bis plus 350 Grad Celsius standhalten können, und zudem die Luftfeuchtigkeit zwischen 10 und 98 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit regulieren. Diese Konfiguration ermöglicht es Forschern, das Zusammenbrechen von Materialien unter realen Betriebsbedingungen zu untersuchen. Mit automatischen, in Echtzeit vorgenommenen Frequenzanpassungen, kontinuierlicher Datenerfassung und intelligenter Software, die auch bei langen Tests einen reibungslosen Betrieb gewährleistet, verwandeln all diese Verbesserungen die Ultraschall-Ermüdungsprüfung in ein äußerst wertvolles Verfahren zur Untersuchung der Haltbarkeit von Materialien nach vielen Belastungszyklen. Hersteller nutzen dies besonders, da sie beim Entwickeln neuer Materialien gründliche Prüfungen vor der Produktion benötigen.

Verlängern Ultraschall-Zermürbungstest zum VHCF-Regime

Ermüdungsversagen jenseits von 10^7 Zyklen bei metallischen Legierungen

Die Standard-Ermüdungsprüfung endet gewöhnlich bei etwa 10 Millionen Zyklen. Bekannt ist jedoch, dass viele moderne Bauteile – insbesondere solche aus hochfesten Legierungen oder hergestellt mittels additiver Fertigungsverfahren – häufig erst nach deutlich höheren Belastungsspielen versagen. Die Ultraschallprüfung ermöglicht es, weiter zu gehen, indem Belastungen mit Frequenzen nahe 20 kHz angewendet werden, wodurch bis zu 10 Milliarden Zyklen in vertretbaren Zeiträumen getestet werden können. Der Wert dieser Methode liegt in ihrer Fähigkeit, Probleme aufgrund winziger innerer Fehler und struktureller Inhomogenitäten zu erkennen, die bei konventionellen Prüfverfahren unentdeckt bleiben. Untersuchungen zeigen, dass eine Änderung der Frequenz das Werkstoffverhalten unter extrem hoher zyklischer Beanspruchung kaum beeinflusst. Dies bedeutet, dass mit ultraschallbasierten Methoden gewonnene Daten verlässliche Aussagen über das Betriebsverhalten von Komponenten erlauben.

Erweiterung der S-N-Kurven in den VHCF-Bereich mithilfe von Ultraschall

Die meisten standardmäßigen S-N-Kurven neigen dazu, bei etwa 10 Millionen Zyklen abzuflachen, obwohl neuere Ultraschalluntersuchungen gezeigt haben, dass sie tatsächlich weiter in den sogenannten Bereich der sehr hohen Schwingspielanzahl (VHCF) verlaufen. Wenn Wissenschaftler diese winzigen Amplituden aber extrem schnellen Belastungsbedingungen anwenden, beobachten sie genau, ob die Ermüdungsfestigkeit des Materials langsam weiter abnimmt oder einen zweiten Dauerfestigkeitspunkt erreicht, an dem sich die Eigenschaften nicht weiter verschlechtern. Dieses Verständnis ist äußerst wichtig bei der Entwicklung von Bauteilen, die quasi ewig halten sollen – wie Turbinenschaufeln in Flugzeugtriebwerken, metallische Bestandteile von Hüftprothesen, die jahrzehntelang halten müssen, oder strukturelle Komponenten von Raumfahrzeugen, die nach zig Millionen Belastungszyklen nicht versagen dürfen. Die genaue Kenntnis der tatsächlichen Ermüdungsgrenzen ist dabei nicht nur akademisches Interesse; sie beeinflusst direkt, wie sicher unsere Produkte konstruiert werden, und eröffnet Möglichkeiten, die Nutzungsdauer über die durch traditionelle Methoden vorhergesagten Grenzen hinaus zu verlängern.

Fallstudie: VHCF-Verhalten von additiv gefertigten Werkstoffen (AM) unter USFT

Materialien, die durch additive Fertigung hergestellt werden, weisen oft besondere innere Strukturen auf, die beeinflussen, wie sie unter Bedingungen mit sehr hoher Schwingfestigkeit abschneiden. Zu diesen Strukturen gehören winzige Hohlräume (Porosität), Bereiche, die beim Drucken nicht vollständig geschmolzen wurden, sowie Kornmuster, die je nach Schnittrichtung unterschiedlich aussehen. Bei der Betrachtung laserbasierter additiver Fertigung unter Verwendung der eutektischen AlSi12-Legierung zeigten Ultraschalluntersuchungen über mehrere Milliarden Zyklen hinweg ein interessantes Phänomen: Risse bildeten sich innerhalb dieser Materialien an Schwachstellen, statt zuerst an der Oberfläche aufzutreten. Das unterscheidet sich deutlich von dem, was bei herkömmlichen metallverarbeitenden Verfahren beobachtet wird. Dies hat jedoch bedeutende Konsequenzen: Hersteller müssen besonders genau darauf achten, wie sie ihre Drucker einstellen und welche Nachbearbeitungsschritte nach dem Drucken angewendet werden, um die lästigen Poren zu reduzieren und die Lebensdauer der Bauteile zu verlängern. Gute Prüfverfahren ermöglichen es Unternehmen, schnelle Ergebnisse zu erhalten, sodass sie ihre Fertigungsprozesse anpassen können, während sie gleichzeitig reale Daten darüber erhalten, wie gut diese gedruckten Bauteile unter Beanspruchung abschneiden.

Oberflächen- vs. innere Ermüdungsrissbildung im VHCF: Eine kritische Analyse

Wenn wir uns Situationen mit sehr hoher Ermüdungsbeanspruchung (VHCF) ansehen, bilden sich Risse tendenziell unterhalb der Metalloberfläche statt auf ihr. Diese Risse entstehen typischerweise an Stellen wie Einschlüssen, winzigen Hohlräumen oder jenen Partikeln der zweiten Phase, die wir oft in der Werkstoffkunde finden. Diese gesamte Verlagerung stellt das infrage, worauf Ingenieure sich traditionell bei der Konstruktion von Bauteilen verlassen haben, insbesondere im Hinblick auf Oberflächenbehandlungen wie Kugelstrahlen, die eigentlich Ausfälle verhindern sollten. Mit Ultraschall-Ermüdungsprüfungen erhalten Forscher deutlich klarere Einblicke darüber, wie diese inneren Brüche tatsächlich entstehen. Die Tests offenbaren etwas Überraschendes: Innere Risse können sich bereits bilden, wenn die Spannungspegel unterhalb dessen liegen, was wir normalerweise als Ermüdungsgrenze des Werkstoffs betrachten. Das Verständnis dieses Prozesses ist nicht nur akademische Theorie. Es ist entscheidend, um genauere Vorhersagen darüber zu treffen, wie lange Bauteile halten, bevor sie versagen. Denken Sie an Flugzeugtriebwerke, Kernreaktoren oder jedes System, bei dem verborgene Fehler später zu katastrophalen Ausfällen führen könnten.

Ultraschall-Zermürbungstest Daten für die Materialcharakterisierung und vorausschauende Konstruktion

Verknüpfung der Mikrostruktur mit der Ermüdungsleistung

Die fortschrittlichen ultraschallbasierten Ermüdungsprüfungen ermöglichen es Forschern, genau zu beobachten, wie die Mikrostruktur eines Materials das Ermüdungsverhalten beeinflusst, wenn Bauteile extremen Hochzyklus-Ermüdungsbedingungen ausgesetzt sind. Materialien mit feinen Körnern zeigen tendenziell eine bessere Beständigkeit, da ihre kristallinen Strukturen die Versetzungsbewegung begrenzen und die Spannungen gleichmäßiger über das Material verteilen. Faktoren wie die Anordnung der Korngrenzen, unterschiedliche Phasen innerhalb des Materials sowie die Zusammensetzung der winzigen Einschlüsse spielen alle eine Rolle bei der Bestimmung von Rissinitiierungsstellen und Rissausbreitungspfaden. Wenn Ingenieure detaillierte Spannungs-Dehnungs-Messwerte aus diesen Prüfungen erhalten, können sie Herstellungsverfahren anpassen – einschließlich spezifischer Wärmebehandlungen und Schichttechniken im additiven Fertigungsprozess –, um die mikrostrukturellen Eigenschaften zu verbessern. Dies trägt dazu bei, dass Bauteile länger halten in rauen Betriebsumgebungen, in denen ein Ausfall keine Option ist.

Integration von USFT-Daten in prädiktive Lebensdauermodelle

Die Hinzunahme von Ultraschall-Ermüdungsprüfdaten zu unseren Vorhersagemodellen verbessert deren Genauigkeit erheblich, insbesondere bei der Abschätzung der Langzeitbeständigkeit unter Hochzyklus-Ermüdungsbedingungen, wo herkömmliche Methoden an ihre Grenzen stoßen. Sowohl physikbasierte Simulationen als auch maschinelle Lernalgorithmen können nun mit einer Vielzahl von Parametern aus diesen Tests arbeiten, einschließlich Spannungsniveaus, Anwendungshäufigkeit, beteiligten Temperaturen sowie der gesamten Belastungshistorie. Besonders interessant ist, dass ML-Modelle, die mit umfangreichen Ultraschall-Datensätzen trainiert werden, merkwürdige Muster im Schädigungsverlauf erkennen, die bei konventionellen Prüfverfahren einfach übersehen werden. Diese verborgenen Trends ermöglichen es uns, potenzielle Ausfälle deutlich früher zu erkennen und unsere Konstruktionen entsprechend anzupassen. Für Unternehmen, die an neuen Materialien arbeiten, bedeutet dies einen geringeren Bedarf an kostspieligen physischen Prototypen und schnellere Zulassungsverfahren, da zuverlässigere Vorhersagen bereits zu Beginn vorliegen.

Fallstudie: Designvalidierung von Luft- und Raumfahrtkomponenten mithilfe von USFT-Ergebnissen

Bei der Prüfung einer neuen, auf Nickel basierenden Hochleistungslieferung für Turbinenschaufeln wurden Ultraschall-Ermüdungstests unter Belastungen durchgeführt, die weit über eine Milliarde Zyklen hinausgingen. Was wir festgestellt haben, war eigentlich ziemlich interessant: Es zeigte sich eine deutliche Veränderung in der Art des Materialversagens mit steigender Anzahl an Zyklen. Bei niedrigeren Belastungsstufen waren Oberflächenrisse das Hauptproblem, doch im Bereich sehr hoher Zyklenzahlen wurde das innere Risswachstum zum dominierenden Problem. Unser Team kombinierte die Ergebnisse der Ultraschall-Ermüdungstests mit der Finite-Elemente-Analyse, um die Schaufelformen anzupassen und Wärmebehandlungen gezielt zur Beeinflussung dieser unterflächigen Risse zu modifizieren. Dieser hybride Ansatz verkürzte unsere Validierungszeit im Vergleich zu älteren Methoden um etwa zwei Drittel, während gleichzeitig die strengen Qualitätsanforderungen der Luft- und Raumfahrt eingehalten wurden. Rückblickend ist es erstaunlich, wie viel schneller und sicherer unser Entwicklungsprozess wurde, sobald wir diese fortschrittlichen Prüfmethoden integriert haben.

Echtzeitüberwachung von frühem Ermüdungsschaden mit akustischer Emission

Mikroplastizität und Versetzungsbewegungen vor dem Rissbildungsbeginn

Materialien zeigen bereits Anzeichen von Belastung, lange bevor jemand die charakteristischen Risse auf der Oberfläche tatsächlich sehen kann. Wenn sie über einen längeren Zeitraum wiederholten Lasten ausgesetzt sind, durchlaufen sie das, was Ingenieure mikroplastische Verformung nennen, zusammen mit verschiedenen Versetzungsvorgängen unterhalb der Oberfläche. Alle diese mikroskopischen Veränderungen erzeugen elastische Wellen, die mithilfe der Schallemissionsüberwachung erfasst werden können. Praktisch gesehen fangen bei Ultraschallschwingfestigkeitsversuchen spezielle AE-Sensoren jene kurzen Signale auf, die entstehen, wenn sich Versetzungen zusammenlagern oder wenn kleine Bereiche lokal zu fließen beginnen. Dies sind im Grunde Frühwarnsignale dafür, dass Ermüdung an einer Stelle innerhalb des Materials beginnt, sich festzusetzen. Indem man diese Ereignisse frühzeitig erfasst, können Forscher genau nachvollziehen, wo und wann Schäden in Materialien erstmals auftreten. Dadurch erhalten sie wertvolle Einblicke in den Abbau von Materialien in einem sehr frühen Stadium und können möglicherweise schwerwiegende Ausfälle verhindern, bevor sie überhaupt eintreten.

Echtzeit-Beschädigungsanalyse mittels akustischer Emissionssignale

Die Technologie der akustischen Emission ermöglicht es Ingenieuren, Materialien unter Belastung während langer ultraschallgestützter Ermüdungstests zu überwachen, ohne die Versuchsanordnung zu stören. Das System „lauscht“ im Grunde auf hochfrequente Spannungswellen aus Bereichen, in denen sich innerhalb des Materials Schäden bilden. Bei der Unterscheidung zwischen relevanten Signalen und Hintergrundrauschen helfen fortschrittliche Signalverarbeitungstechniken wie adaptive Filterung in Kombination mit Kurzzeit-Fourier-Transformationen, um sozusagen die Spreu vom Weizen zu trennen. Die Betrachtung dieser Echtzeitmesswerte zeigt, wie sich Schäden im Zeitverlauf entwickeln. Besonders interessant ist, dass es typischerweise zu Anstiegen der akustischen Aktivität kommt, sobald das Material mikroplastisch nachgibt, sowie erneut kurz vor dem endgültigen Bruch. Der besondere Wert von AE-Systemen liegt in ihrer Fähigkeit, diese flüchtigen Ermüdungsereignisse zu erkennen, die bei herkömmlichen Prüfverfahren unbemerkt blieben.

Korrelation zwischen akustischer Emission und Fortschreiten der Ermüdungslebensdauer

Die akustische Emission (AE) zeigt im Verlauf der Ermüdungslebensdauer von Werkstoffen tendenziell ein vorhersagbares Muster. Zu Beginn treten viele Ereignisse auf, da es auf MaterialEbene zu mikroplastischer Verformung kommt. Danach folgt eine ruhige Phase, in der unter normalen zyklischen Bedingungen alles stabil erscheint. Schließlich beobachtet man einen starken Anstieg der Energieabgabe, wenn Risse im Material entstehen und wachsen. Untersuchungen an verschiedenen Baustählen zeigen klare Zusammenhänge zwischen verschiedenen AE-Parametern – wie Ereignishäufigkeit, gesammelte Gesamtenergie und Signalamplituden – und der verbleibenden Lebensdauer des Bauteils. Sobald diese Parameter mithilfe von Basis-Messwerten kalibriert sind, ermöglichen sie Ingenieuren die Vorhersage, wie sich Schädigungen im Laufe der Zeit entwickeln. Was ursprünglich lediglich eine diagnostische Methode war, wird dadurch zu etwas weitaus Wertvolleren: Im Wesentlichen verwandelt sich die AE-Überwachung in ein Prognosewerkzeug, das abschätzen kann, wie lange Bauteile halten, bevor ein Ausfall eintritt.

Schwellenwert-Einstellung für die Frühwarnung bei Baustählen

Gute Frühwarnsysteme hängen davon ab, die richtigen Schallemissions-(AE-)Schwellenwerte für unterschiedliche Materialien, Lasten und Umgebungen festzulegen. Bei Durchlaufproben, die ihre vorgegebene Anzahl an Zyklen durchlaufen, ohne auszufallen, erhalten wir einen guten Eindruck davon, wie normale AE-Aktivität aussieht. Die meisten Ingenieure legen ihre Warnschwellen etwa 3 bis 5 Standardabweichungen über diesen Durchschnittswerten fest. Dies hilft dabei, echte Probleme zu erkennen, während gleichzeitig Fehlalarme kontrolliert bleiben. Wenn diese Schwellenwerte überschritten werden, greifen automatische Warnungen und signalisieren entweder den Wartungsteams, die Situation zu prüfen, oder stoppen den Betrieb vollständig, um plötzliche Ausfälle zu verhindern. Solche Überwachungssysteme sind unverzichtbar geworden für Brücken, Windkraftanlagen und andere schwere Maschinen, die über längere Zeit konstanten Belastungen ausgesetzt sind. Die Wartungsteams schätzen diese zusätzliche Sicherheitsebene gegen katastrophale Ausfälle sehr.

Durch Feuchtigkeit und Temperatur verursachte Umwelteinflüsse auf das Ermüdungsverhalten Ultraschallprüfung

Einflüsse von Feuchtigkeit und Temperatur auf die Rissausbreitung

Die Umgebung hat einen erheblichen Einfluss darauf, wie Materialien wiederholten Belastungen über längere Zeit standhalten. Bei hoher Luftfeuchtigkeit neigen Metalle zur Wasserstoffversprödung, während Kunststoffe weicher werden und schneller zu reißen beginnen. Höhere Temperaturen verschärfen die Situation zusätzlich, da sie Oxidationsprozesse beschleunigen und jene problematischen Kriech-Ermüdungs-Effekte hervorrufen, die die sogenannte Schwellwertintensität der Spannung senken. Nehmen wir Aluminiumlegierungen als ein Beispiel: Bei einer Luftfeuchtigkeit von etwa 85 % verringert sich ihre Ermüdungsdauer um rund 40 % im Vergleich zu trockenen Bedingungen. Und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFRP)? Sie zerfallen schneller, wenn sie über ihrem Glasübergangspunkt getestet werden, da das Matrixmaterial zu weich wird, um die Struktur ordnungsgemäß zusammenzuhalten. Ingenieure müssen all dies unbedingt berücksichtigen, wenn sie realistische Vorhersagen darüber treffen wollen, wie lange Bauteile unter tatsächlichen Betriebsbedingungen halten.

Synergetische Degradation in korrosiven und thermischen Umgebungen

Wenn Materialien gleichzeitig Hitze und korrosiven Bedingungen ausgesetzt sind, erleiden sie tatsächlich schwerere Schäden als bei alleiniger Einwirkung der einzelnen Faktoren. Nehmen Sie beispielsweise Salznebel in Kombination mit wiederholten Temperaturschwankungen: Diese Kombination erzeugt Vertiefungen auf Metalloberflächen, die zu Spannungspunkten werden und Risse viel früher entstehen lassen, als erwartet. Untersuchungen zeigen, dass rostfreier Stahl, der Chloriden bei etwa 60 Grad Celsius ausgesetzt ist, etwa dreimal schneller Risse entwickelt als unter normalen Luftbedingungen. Diese Erkenntnisse sind besonders wichtig für Branchen wie Offshore-Windparks, chemische Verarbeitungsanlagen und seegängige Konstruktionen. Bauteile dort müssen während ihrer gesamten Nutzungsdauer ständig mehreren Belastungsarten gleichzeitig standhalten – mechanischen Kräften durch den Betrieb, Temperaturschwankungen sowie elektrochemischen Reaktionen durch Seewasser oder industrielle Chemikalien.

Integration von Umweltsimulationskammern mit USFT-Systemen

Ultraschall-Ermüdungsprüfsysteme verfügen heute über integrierte Umweltkammern, die reale Bedingungen während der Prüfdurchführung simulieren. Diese speziellen Kammern regulieren Parameter wie Temperaturniveau, Feuchtigkeitsgehalt und steuern sogar die Belastung mit korrosiven Substanzen, ohne dabei die Schallqualität zu beeinträchtigen, die für genaue Messergebnisse erforderlich ist. Bei der Konstruktion dieser Systeme müssen Ingenieure berücksichtigen, wie sich Materialien bei Erwärmung ausdehnen, Bauteile entwickeln, die im Laufe der Zeit nicht rosten, und ausreichend Platz für optische Messtechnik einplanen, um während der Prüfung direkt Messungen mit Geräten wie Laser-Dehnungsmessgeräten vornehmen zu können. Der große Vorteil dieses Ansatzes liegt auf der Hand: Werden Bauteile unter Bedingungen geprüft, die denen ihres späteren Einsatzorts ähneln, werden die gewonnenen Daten deutlich zuverlässiger. Dies gibt Herstellern mehr Sicherheit bei der Vorhersage, wie lange ihre Produkte halten werden, bevor sie ersetzt oder repariert werden müssen.

FAQ-Bereich

Was ist ultraschall-Zermürbungstest ?

Die ultraschallgestützte Ermüdungsprüfung ist eine Methode, die Hochfrequenzbelastung (15 bis 25 kHz) verwendet, um das Werkstoffverhalten unter Bedingungen sehr hoher Schwingspielzahlen zu bewerten und ermöglicht effiziente Prüfungen jenseits von 10 Millionen Zyklen.

Wie funktioniert die resonanzgetriebene Spannungswechsel in der USFT?

Die resonanzgetriebene Spannungswechselung beinhaltet die Verwendung eines piezoelektrischen Wandlers, um Spannungswellen zu erzeugen, die durch einen Booster und ein Horn zur Probe gelangen und energiesparende Spannungszyklen aufrechterhalten.

Warum ist die Probengeometrie bei der ultraschallgestützten Ermüdungsprüfung wichtig?

Die Probengeometrie ist entscheidend für stabile Resonanzprüfungen und eine gleichmäßige Spannungsverteilung, wodurch Ungenauigkeiten durch nicht übereinstimmende Knotenpunkte oder Vibrationen vermieden werden.

Welche Umweltfaktoren beeinflussen das Ermüdungsverhalten?

Feuchtigkeit und Temperatur beeinflussen das Ermüdungsverhalten erheblich, wobei hohe Luftfeuchtigkeit Wasserstoffversprödung verursachen und erhöhte Temperaturen Oxidation sowie Kriech-Ermüdungs-Effekte beschleunigen können.

Wie unterstützt die Schallemissionsüberwachung (AE) die Ermüdungsprüfung?

Die AE-Überwachung erfasst frühe Anzeichen von Ermüdung, indem sie elastische Wellen erfasst, die durch mikroplastische Verformung und Versetzungsbewegungen entstehen, und bietet so ein Frühwarnsystem.