【 Obtenga la respuesta más precisa en el menor tiempo posible. 】
Las pruebas ultrasónicas de fatiga generalmente se refieren a pruebas de fatiga realizadas con una frecuencia de repetición de 15 a 25 kHz. Su principal característica es que permite obtener datos cercanos al límite y umbral de fatiga dentro del tiempo real de prueba. Debido a su alta frecuencia, el método ultrasónico puede evaluar rápidamente el límite de fatiga de diversos materiales industriales sometidos a ciclos elevados de repetición. Además, las máquinas tradicionales para pruebas de fatiga tenían estructuras de fijación complejas en ambos extremos de las probetas, lo cual dificultaba su aplicación en pruebas sobre tubos, láminas delgadas y alambres. Sin embargo, con el método ultrasónico, basta con adherir o fijar adecuadamente un extremo de la probeta mediante tornillos para poder probar materiales finos bajo cargas de tracción y compresión sin riesgo de flexión. En otras palabras, las pruebas alternantes de fatiga que antes eran difíciles de realizar ahora resultan más sencillas. Asimismo, mediante el monitoreo de la entrada y salida del sistema de transmisión del esfuerzo vibratorio y de la frecuencia de resonancia, es posible determinar los cambios en la fricción interna y las constantes elásticas durante la prueba de fatiga. Esto posibilita la obtención de una gran cantidad de información sobre los cambios del material durante dicha prueba.
Tomemos como ejemplo la prueba de fatiga de 10⁹ ciclos.
Una prueba de fatiga servo-hidráulica a 20Hz requiere 1.5 años.
La máquina de ensayo de flexión rotativa a 50Hz tomará 231 días.
La mesa de vibración de alta frecuencia a 300Hz requiere 38.5 días.
La prueba ultrasónica de fatiga a 20KHz solo toma 13.8 horas.
【 Principio de funcionamiento de la máquina de ensayo de fatiga de ultra alta frecuencia 】
La vibración longitudinal generada por el vibrador ultrasónico tipo Langevin de 4 segmentos fijado con tornillos se amplifica mediante el transformador de amplitud para hacer resonar la muestra. En este momento, existen partes con amplitudes extremadamente grandes (antinodos de vibración) y partes con amplitudes extremadamente pequeñas (nodos de vibración) en la muestra. El esfuerzo en los nodos de vibración es el mayor, y el daño por fatiga se produce por el esfuerzo de la vibración longitudinal y el número inherente de repeticiones del material. Es decir, en el centro de la muestra, existe el desplazamiento mínimo (nodo de desplazamiento) y la deformación máxima (antinodo de deformación).
Del mismo modo, el desplazamiento máximo (punto de inflexión del desplazamiento) ocurre en ambos extremos de la probeta. En ensayos de fatiga anteriores, la deformación alternante tenía la misma distribución de amplitud a lo largo de toda la longitud de la probeta, pero a altas frecuencias varía desde 0 en ambos extremos de la probeta hasta el valor máximo en el centro a lo largo de su longitud. Por lo tanto, un extremo de la probeta puede fijarse simplemente a la barra de variación de amplitud mediante pegamento o atornillado.
Este dispositivo está compuesto por las siguientes partes: (1) Sección de impulso ultrasónico, que incluye ① vibrador ultrasónico; ② transformador de amplitud; ③ medidor de desplazamiento óptico de alta velocidad; (2) Sección de control eléctrico, que incluye ① unidad de alimentación; ② unidad de observación de forma de onda; ③ unidad de medición; ④ unidad de fuente de alimentación.
Características de la máquina de fatiga de ciclo ultra alto:
En comparación con las máquinas de ensayo de fatiga anteriores, esta tiene un ciclo de repetición extremadamente rápido y el tiempo necesario para realizar el ensayo es extremadamente corto.
2. No se requiere operación hidráulica. La máquina de prueba es de pequeño tamaño, ligera y fácil de operar.
3. Al utilizar los componentes de selección, se pueden elegir varios aerosoles de prueba. Además, también se puede equipar con dispositivos adicionales para tensión y compresión.
4. Al medir la frecuencia de resonancia de la muestra, se puede determinar el módulo de Young;
5. Capaz de medir la fricción interna;
【 Aplicación de la Máquina de Prueba de Fatiga de Ciclo Ultra-Alto 】
Pruebas de fatiga de nuevos materiales como metales y cerámicas que han sido estirados y comprimidos hasta cierto grado;
2. Prueba de fatiga por tracción-compresión con cargas externas superpuestas (estiramiento o compresión);
3. Prueba de fatiga por flexión de tres puntos;
4. Prueba de velocidad de propagación de grietas por fatiga de tipo resonancia;
5. Prueba de fatiga a alta temperatura
6. Ensayo de fatiga ambiental;
7. Medición del rozamiento interno durante los ensayos de fatiga, etc.
La característica más significativa de los ensayos de fatiga ultrasónicos es la reducción notable en el tiempo requerido para realizar el ensayo de fatiga. Por ejemplo, llevar a cabo un ensayo de 1010 ciclos a una frecuencia de 1Hz tomaría 320 años, pero con un ensayo a 20kHz, el test puede completarse en 6 días. Por lo tanto, utilizar ensayos ultrasónicos permite realizar más experimentos bajo diferentes condiciones de prueba o repetir el mismo experimento dentro de un periodo determinado, resultando en conclusiones y resultados de alta probabilidad. Además, para componentes sometidos a cargas de alta frecuencia como las palas de turbinas, cuando las condiciones del ensayo son iguales o similares a las utilizadas en la operación real (incluyendo frecuencia y tensión), la máquina de ensayo es la más efectiva.
Hace unos 10 años, Estados Unidos también desarrolló una máquina de prueba similar a esta recién desarrollada. Sin embargo, se decía que era difícil de usar. Pero utilizar esta nueva máquina de prueba para realizar ensayos de fatiga en materiales cerámicos dio muy buenos resultados, lo que nos permitió obtener información sobre los cambios del material durante ensayos de fatiga de ciclos altamente repetitivos.
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