【 Obtenha a resposta mais precisa no menor tempo possível. 】
Os ensaios de fadiga ultrassônicos geralmente se referem a testes de fadiga realizados com uma frequência de repetição de 15 a 25 kHz. Sua principal característica é que é possível obter dados próximos ao limite e ao limiar de fadiga dentro do tempo real de teste. Devido à sua alta frequência, o método de teste ultrassônico pode avaliar rapidamente o limite de fadiga de diversos materiais industriais sob ciclos elevados de repetição. Além disso, as máquinas anteriores de teste de fadiga possuíam estruturas complexas de fixação em ambas as extremidades dos corpos de prova, dificultando sua aplicação em testes de tubos, chapas finas e fios. No entanto, com o método de teste ultrassônico, desde que uma das extremidades do corpo de prova seja adequadamente colada ou fixada com parafusos, materiais finos podem ser testados sob cargas de tração e compressão sem o risco de flexão. Em outras palavras, os testes de fadiga alternados, que anteriormente eram difíceis de realizar, tornaram-se mais fáceis. Além disso, monitorando a entrada e saída do sistema de transmissão de tensão vibracional e a frequência de ressonância, é possível determinar as alterações no atrito interno e nas constantes elásticas durante o ensaio de fadiga. Isso permite a obtenção de uma rica quantidade de informações sobre as mudanças nos materiais durante o ensaio de fadiga.
Tome como exemplo o teste de fadiga de 10⁹ ciclos.
Um teste de fadiga servo-hidráulico de 20Hz requer 1,5 ano.
A máquina de teste de flexão rotativa de 50Hz levará 231 dias.
A mesa de vibração de alta frequência de 300Hz requer 38,5 dias.
O teste de fadiga ultrassônico de 20kHz só leva 13,8 horas.
【 Princípio de Funcionamento da Máquina de Teste de Fadiga de Frequência Ultra-Alta 】
A vibração longitudinal gerada pelo vibrador ultrassônico tipo Langevin com 4 segmentos fixado por parafusos é amplificada pelo transformador de amplitude para fazer com que a amostra entre em ressonância. Neste momento, existem partes com amplitudes extremamente grandes (antinós de vibração) e partes com amplitudes extremamente pequenas (nós de vibração) na amostra. A tensão nos nós de vibração é a maior, e o dano por fadiga é causado pela tensão da vibração longitudinal e pelo número inerente de repetições do material. Ou seja, no centro da amostra, ocorre o deslocamento mínimo (nó de deslocamento) e a deformação máxima (antinó de deformação).
Da mesma forma, o deslocamento máximo (ponto de inflexão do deslocamento) ocorre em ambas as extremidades do corpo de prova. Nos testes de fadiga anteriores, a deformação alternada tinha a mesma distribuição de amplitude ao longo de todo o comprimento do corpo de prova, mas em altas frequências, varia de 0 nas duas extremidades do corpo de prova até o valor máximo no centro ao longo de seu comprimento. Portanto, uma das extremidades do corpo de prova pode ser simplesmente fixada à haste de variação de amplitude por meio de colagem ou parafusos.
Este dispositivo é composto pelas seguintes partes: (1) Seção de acionamento ultrassônico, incluindo ① vibrador ultrassônico; ② transformador de amplitude; ③ medidor de deslocamento óptico de alta velocidade; (2) Seção de controle elétrico, incluindo ① unidade de alimentação; ② unidade de observação de forma de onda; ③ unidade de medição; ④ unidade de fonte de alimentação.
Características da máquina de fadiga de ciclo ultra-alto:
Em comparação com as máquinas de teste de fadiga anteriores, esta possui um ciclo de repetição extremamente rápido e o tempo necessário para os testes é extremamente curto.
2. Não é necessária operação hidráulica. A máquina de teste é pequena, leve e fácil de operar.
3. Ao utilizar os componentes de seleção, é possível escolher entre vários aerossóis de teste. Além disso, podem ser equipados dispositivos adicionais para tensão de tração e compressão.
4. Ao medir a frequência de ressonância da amostra, pode-se determinar o módulo de Young;
5. Capaz de medir o atrito interno;
【 Aplicação da Máquina de Teste de Fadiga em Ciclos Ultra-Elevados 】
Testes de fadiga de novos materiais, como metais e cerâmicas, que foram esticados e comprimidos até certo limite;
2. Teste de fadiga por tração-compressão com cargas externas sobrepostas (alongamento ou compressão);
3. Teste de fadiga por flexão em três pontos;
4. Teste de velocidade de propagação de trincas por fadiga do tipo ressonância;
5. Teste de fadiga em alta temperatura
6. Teste de fadiga ambiental;
7. Medição do atrito interno durante os testes de fadiga, etc.
O recurso mais significativo dos testes ultrasônicos de fadiga é a redução substancial no tempo necessário para realizar o teste de fadiga. Por exemplo, executar um teste de 1010 ciclos a uma frequência de 1Hz levaria 320 anos, mas com um teste a 20kHz, o teste pode ser concluído em até 6 dias. Assim, o uso de testes ultrasônicos permite realizar mais experimentos sob diferentes condições ou repetir o mesmo experimento dentro de um período determinado, resultando em resultados e conclusões com alta probabilidade. Além disso, para componentes submetidos a cargas de alta frequência, como lâminas de turbinas, quando as condições do teste são iguais ou semelhantes às utilizadas na operação real (incluindo frequência e tensão), a máquina de teste é a mais eficaz.
Há cerca de 10 anos, os Estados Unidos também desenvolveram uma máquina de teste semelhante a esta recém-desenvolvida. No entanto, dizia-se que era difícil de usar. Mas utilizar esta nova máquina de teste para realizar ensaios de fadiga em materiais cerâmicos produziu resultados muito bons, o que nos permitiu obter informações sobre as alterações do material durante ensaios de fadiga de ciclos altamente repetitivos.
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