Получить самый точный ответ в кратчайшие сроки.
Ультразвуковое испытание на усталость, как правило, подразумевает проведение усталостных испытаний при частоте повторения от 15 до 25 кГц. Основной особенностью является возможность получения данных вблизи предела усталости и порога за реальное время испытаний. Благодаря высокой частоте метод ультразвукового испытания позволяет быстро оценивать предел усталости различных промышленных материалов при большом количестве циклов. Ранее применявшиеся машины для испытания на усталость имели сложные зажимные конструкции с обоих концов образцов, что затрудняло их использование при испытаниях труб, тонких пластин и проводов. Однако при использовании ультразвукового метода испытания достаточно надежно закрепить или приклеить один конец образца, чтобы испытать тонкие материалы на растяжение и сжатие без риска изгиба. Другими словами, альтернативные методы усталостных испытаний, ранее являвшиеся трудновыполнимыми, стали более простыми. Кроме того, контролируя вход и выход системы передачи вибрационных напряжений и резонансную частоту, можно определить изменения внутреннего трения и упругих констант во время усталостных испытаний. Это позволяет получать обширную информацию об изменениях материала в ходе усталостных испытаний.
Возьмем в качестве примера испытание на усталость 10⁹ циклов.
Серво-гидравлическое испытание на усталость с частотой 20 Гц занимает 1,5 года.
Испытание на изгиб при вращении с частотой 50 Гц займет 231 день.
Высокочастотный вибрационный стенд с частотой 300 Гц требует 38,5 дней.
Ультразвуковое испытание на усталость с частотой 20 кГц длится всего 13,8 часов.
【 Принцип работы машины для усталостных испытаний сверхвысокой частоты 】
Продольные колебания, создаваемые ультразвуковым вибратором типа Ланжевена, состоящим из 4 сегментов и закрепленным болтами, усиливаются посредством трансформатора амплитуды, чтобы образец вошел в резонанс. В этот момент в образце есть части с очень большой амплитудой (вибрационные пучности) и части с очень маленькой амплитудой (вибрационные узлы). Напряжение в вибрационных узлах наибольшее, а усталостное повреждение вызывается напряжением продольных колебаний и присущим материалу количеством повторений. То есть в центре образца находится минимальное перемещение (узел перемещения) и максимальная деформация (пучность деформации).
Аналогично, максимальное перемещение (точка перегиба перемещения) происходит на обоих концах образца. В предыдущих испытаниях на усталость переменная деформация имела одинаковое распределение амплитуды по всей длине образца, но на высоких частотах она изменяется от 0 на обоих концах образца до максимального значения в центре вдоль его длины. Таким образом, один конец образца может быть просто закреплен на стержне с изменением амплитуды путем склеивания или прикручивания.
Это устройство состоит из следующих частей: (1) Ультразвуковой привод, включающий ① ультразвуковой вибратор; ② трансформатор амплитуды; ③ высокоскоростной оптический датчик перемещения; (2) Электрический блок управления, включающий ① силовой блок; ② блок наблюдения за формой сигнала; ③ измерительный блок; ④ блок питания.
Характеристики машины для испытаний на сверхвысокую усталость:
По сравнению с предыдущими машинами для испытаний на усталость, эта машина имеет чрезвычайно быстрый цикл повторения, и время испытания требуется крайне малое.
2. Не требуется гидравлическая операция. Испытательная машина имеет малые размеры, легкий вес и проста в эксплуатации.
3. Благодаря использованию селективных компонентов можно выбирать различные испытательные аэрозоли. Кроме того, можно укомплектовать дополнительные устройства для измерения растягивающих и сжимающих напряжений.
4. Измеряя резонансную частоту образца, можно определить модуль Юнга;
5. Способна измерять внутреннее трение;
【Применение машины для испытания на сверхвысокий цикл усталости】
Испытания на усталость новых материалов, таких как металлы и керамика, которые были растянуты и сжаты до определенной степени;
2. Растягивающий-сжимающий усталостный тест с наложенными внешними нагрузками (растяжение или сжатие);
3. Усталостный тест трехточечного изгиба;
4. Тест скорости распространения усталостной трещины резонансного типа;
5. Высокотемпературное усталостное испытание
6. Испытание на усталость в окружающей среде;
7.Измерение внутреннего трения во время испытаний на усталость и т. д.
Наиболее значимой особенностью ультразвуковых усталостных испытаний является существенное сокращение времени, необходимого для проведения испытаний на усталость. Например, проведение испытания с 1010 циклами при частоте 1 Гц займет 320 лет, но при использовании испытания на частоте 20 кГц испытание может быть завершено в течение 6 дней. Таким образом, применение ультразвуковых испытаний позволяет проводить больше экспериментов в различных условиях испытаний или повторять один и тот же эксперимент в заданных временных рамках, что приводит к высоковероятным результатам и выводам. Кроме того, для компонентов, подверженных высокочастотным нагрузкам, таким как лопатки турбин, когда условия испытаний совпадают или близки к тем, которые используются при реальной эксплуатации (включая частоту и напряжение), испытательная машина является наиболее эффективной.
Примерно 10 лет назад Соединенные Штаты также разработали испытательную машину, похожую на эту, новую. Однако говорили, что ею сложно пользоваться. Но использование этой новой испытательной машины для проведения испытаний на усталость керамических материалов дало очень хорошие результаты, что позволило получить информацию об изменениях материала в ходе испытаний на высокий цикл усталости.
EN