El sistema de ensayo de fatiga ultrasónica se utiliza para medir las propiedades de fatiga de materiales metálicos

Descripción del Producto

Con el desarrollo de la tecnología industrial, el diseño de vida útil por fatiga de muchas piezas metálicas ha aumentado progresivamente. El comportamiento de fatiga de alto ciclo en materiales metálicos se ha convertido en un foco de investigación. La fatiga metálica es un debilitamiento de las piezas metálicas en maquinaria, vehículos o estructuras debido a tensiones o cargas repetidas. Ante los requisitos actuales de piezas para equipos mecánicos con vida útil ultra prolongada y fiabilidad ultra elevada, las técnicas tradicionales de ensayo de fatiga han dejado de ser suficientes para satisfacer las demandas actuales.

La máquina de ensayo de fatiga ultrasónica producida por nuestra empresa se utiliza para medir las características de fatiga, vida útil por fatiga, grietas preexistentes y propagación de grietas en metales, materiales aleados y sus componentes bajo cargas de tracción, compresión o alternadas de tracción-compresión a temperatura ambiente.

El ensayo de fatiga ultrasónico es un método acelerado de ensayo de fatiga basado en resonancia, el cual puede reducir significativamente el tiempo de ensayo y es la única solución factible para ensayos de fatiga de vida ultra-larga en palas de turbinas de motores de aviones.

La máquina de ensayo de fatiga ultrasónica es un equipo de alta gama desarrollado por nuestra empresa basándose en la acumulación y herencia de más de diez años en las cuatro tecnologías nucleares de soporte hidrostático, medición y control, sensores y software de aplicación. A través de iteraciones y actualizaciones repetidas, hemos superado con éxito dificultades técnicas clave, como el control de deformación, la medición de ajuste coaxial, así como la adquisición y procesamiento de datos de ensayos de fatiga en pruebas dinámicas. Cuenta con una amplia gama de aplicaciones, alta precisión de control, fuerte adaptabilidad, métodos de prueba flexibles, un amplio rango de frecuencias y la capacidad de simular condiciones ambientales complejas. Se utiliza ampliamente en fatiga dinámica de alto ciclo, bajo ciclo, fatiga programada, así como en ensayos de deformación constante, tasa de carga constante y otras propiedades mecánicas convencionales. Satisface las necesidades de diversos materiales y componentes en campos avanzados de ensayos de fatiga, fractura y otros tipos de análisis, siendo estable, confiable y duradera a largo plazo, cubriendo una brecha existente en el mercado nacional.

Detalles del Producto

La máquina de ensayo de fatiga ultrasónica se utiliza para determinar las características de fatiga, vida útil por fatiga, formación de grietas previas y propagación de grietas en metales, aleaciones y componentes bajo condiciones de temperatura ambiente sometidos a cargas de tracción, compresión o alternantes de tracción-compresión.
Para cumplir con los requisitos modernos de vida extremadamente larga y alta fiabilidad de los componentes mecánicos, las técnicas tradicionales de ensayo de fatiga ya no son suficientes. El ensayo de fatiga ultrasónico es un método acelerado basado en resonancia que reduce significativamente el tiempo de prueba y es la única solución viable para ensayos de fatiga de vida ultra-larga en palas de turbinas de motores de aviones.

La importancia de realizar ensayos de fatiga en metales

1.La fatiga del metal causó el accidente aéreo.

La fatiga del metal causó el accidente aéreo

El 17 de abril de 2018, el Vuelo 1380 (Boeing 737-700) desde el Aeropuerto de Nueva York-LaGuardia hasta el Aeropuerto de Dallas Love Field tuvo una ventana rota y un motor dañado.

La décimo tercera hoja del ventilador del motor n.º 1 se perdió. Las evidencias indican que el área donde se rompió la hoja mostró signos de fatiga metálica. Las hojas del ventilador del motor accidentado habían acumulado más de 32 000 ciclos de motor desde su instalación nueva. La superficie de fractura presentaba indicaciones de fatiga.

2.Importancia de las pruebas de fatiga metálica

Los motores de turbina de gas aeroespaciales son las unidades de potencia principales para aviones y helicópteros, y son equipos clave que han limitado durante mucho tiempo el desarrollo de la industria aeronáutica y el equipo militar de China. Los motores aeroespaciales son maquinaria rotativa de alta velocidad con múltiples rotores y condiciones de funcionamiento extremadamente variables. Sus componentes, especialmente las hojas y discos, soportan cargas vibratorias muy complejas.

Motor PW4084, instalado en aviones comerciales Boeing 777

Los problemas de fatiga del material causados por cargas vibratorias son cuestiones clave que limitan la alta fiabilidad y larga vida útil del motor aeroespacial, y han sido un problema prolongado en la investigación, desarrollo, producción y operación segura de los motores aeroespaciales de China.

aviones y motores estrellados

3.factores de fatiga de las palas

La fatiga de alto ciclo (HCF) y la fatiga de muy alto ciclo (VHCF) son provocadas principalmente por tensiones vibratorias inducidas por diversas fuentes aerodinámicas y mecánicas, con frecuencias que alcanzan varios miles de hercios. Estas pueden provocar fracturas por fatiga en componentes esenciales del motor tales como las palas del ventilador, las palas del compresor, las palas o discos de la turbina y los conductos, lo cual podría resultar en accidentes aéreos.
--perturbaciones del flujo interno en un motor
--Vibración autoexcitada (aleteo y separación del flujo)
--Distorsión del flujo (presión)
--Desbalance del rotor

Principio de la prueba ultrasónica de fatiga

La prueba de fatiga ultrasónica es un método acelerado de prueba de fatiga basado en resonancia que genera ondas de resonancia mecánica en la muestra sometida a carga. Basado en el principio de expansión piezoeléctrica y utilizando tecnología ultrasónica de alta energía, su frecuencia de prueba (20 kHz) supera con creces las frecuencias convencionales de prueba de fatiga. En el tiempo real de prueba, puede obtener datos de fatiga y valores umbral. Debido a su alta frecuencia, puede detectar rápidamente los límites de fatiga de ciclo de alta repetición de diversos materiales industriales.

En respuesta a los requisitos de vida útil ultra larga y alta fiabilidad de las piezas de equipos mecánicos modernos, los equipos de ensayo de fatiga ultrasónica, basados en principios de resonancia ultrasónica, generan cargas de vibración de alta frecuencia sobre probetas para realizar ensayos de resistencia a la fatiga (super) de alto ciclo. El equipo multifuncional de ensayo de fatiga ultrasónica de tercera generación desarrollado por nuestra empresa destaca por su amplio rango de frecuencia de trabajo, gran amplitud de salida y alta precisión de control. Puede realizar diversos tipos de ensayos de fatiga ultrasónica sobre materiales metálicos y compuestos, incluyendo tracción-compresión axial simétrica con relación de esfuerzo variable, flexión de tres puntos con relación de esfuerzo variable y flexión vibratoria, entre otros. Además, proporciona software auxiliar para el diseño optimizado de varios tipos de probetas, tales como tracción-compresión axial, flexión de tres puntos y flexión vibratoria.

Las ventajas del ensayo de fatiga ultrasónica

Puede realizar cargas de amplitud aleatoria, incluidos niveles bajos de carga, acercándose más a las condiciones reales de ingeniería.

El uso de parámetros establecidos por computadora y control para experimentos permite la reproducción sencilla del fallo por fatiga causado por defectos menores.

Debido a que las pruebas se realizan en un estado resonante, se pueden generar altos esfuerzos, permitiendo probar acero con resistencias hasta 1000 MPa.

La potencia de salida requerida para el equipo de prueba es muy baja (decenas de vatios a cientos de vatios), lo cual ahorra significativamente energía y reduce los costos de prueba.

Durante la resonancia, el nivel de esfuerzo en los extremos de la muestra es muy bajo, lo cual simplifica la fijación de la muestra, requiriendo sujeción solamente en un extremo. Esto es ventajoso para materiales frágiles.

Evaluar rápidamente la vida a fatiga de materiales metálicos a una frecuencia de repetición de 20 kHz, reduciendo el tiempo de prueba en cientos a miles de veces.

Por ejemplo, utilizando la prueba de fatiga 109: una prueba de fatiga servo-hidráulica a 20Hz requiere 1,5 años; un probador de flexión rotativa a 50Hz necesita 231 días; una mesa de vibración de alta frecuencia a 300Hz toma 38,5 días; una prueba de fatiga ultrasónica a 20kHz solo requiere 13,8 horas.

El método de prueba de fatiga ultrasónica es principalmente aplicado

Aplicado principalmente en los sectores aeroespacial, ferroviario de alta velocidad, automotriz y de plantas de energía, realiza pruebas de rendimiento de fatiga de ciclos ultra-altos en diversos materiales metálicos tales como aceros aleados, aleaciones de aluminio y aleaciones de titanio, así como materiales compuestos de fibra de carbono. Comparado con métodos convencionales de prueba de fatiga, puede reducir el tiempo de prueba en más del 90%, ahorrando significativamente costos de prueba.