Τι είναι η Κόπωση χαμηλών κύκλων;
Στη δοκιμή κόπωσης χαμηλού κύκλου, εφαρμόζεται στο δείγμα επαναλαμβανόμενη φόρτιση ελεγχόμενης καταπόνησης που περιλαμβάνει πλαστική καταπόνηση. Ο βρόχος τάσης-παραμόρφωσης (υστέρηση) καταγράφεται κάθε κύκλο. Η ζωή είναι συνήθως της τάξης των δεκάδων χιλιάδων κύκλων ή λιγότεροι.
Σκοπός της Κόπωση χαμηλών κύκλων
Ο σκοπός είναι να προσδιοριστεί η συμπεριφορά του υλικού υπό επαναλαμβανόμενη φόρτωση στην πλαστική περιοχή (κυκλική σκλήρυνση ή αποσκλήρυνση) και η διάρκεια ζωής του. Χρησιμοποιείται για εξαρτήματα που υπόκεινται σε μικρό αριθμό κύκλων βαρέως φορτίου, όπως θερμικός κύκλος, κύκλοι απογείωσης-προσγείωσης και κύκλοι μεγάλου φορτίου.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Κόπωση χαμηλών κύκλων;
- Δίσκοι και λεπίδες στροβίλου
- Συνδέσεις δοχείου πίεσης και σωλήνων
- Εξαρτήματα κινητήρα
- Εξοπλισμός πυρηνικών και σταθμών παραγωγής ενέργειας
- Συγκολλημένες δομικές λεπτομέρειες
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Κόπωση χαμηλών κύκλων;
Πρότυπα σχετικά με τη Κόπωση χαμηλών κύκλων
- ISO 12106 (μεταλλικά υλικά — δοκιμή κόπωσης ελεγχόμενης από αξονική καταπόνηση)
- ASTM E606 (δοκιμή κόπωσης ελεγχόμενης καταπόνησης)
- ASTM E2207 (αξονική-στρεπτική κόπωση)
- ISO 12111 (θερμομηχανική κόπωση ελεγχόμενη από καταπόνηση)
Συνθήκες της Κόπωση χαμηλών κύκλων
- Ελεγχος
- Ελεγχόμενο συνολικό πλάτος παραμόρφωσης
- Αναλογία καταπόνησης
- Από την προδιαγραφή? συνήθως εντελώς αντίστροφα
- Κυματομορφή και ρυθμός
- Ορίζεται στο πρότυπο. αναφέρεται ξεχωριστά εάν ισχύουν επιδράσεις θερμοκρασίας
- Μετρημένες ποσότητες
- Βρόχοι υστέρησης, απόκριση κυκλικού στρες, κύκλοι προς αποτυχία
Εξοπλισμός για τη Κόπωση χαμηλών κύκλων
- Σερβοϋδραυλικό σύστημα δοκιμής κλειστού βρόχου
- Εκτενσόμετρο υψηλής ανάλυσης
- Κλίβανος θέρμανσης ή σύστημα επαγωγής (για θερμές δοκιμές)
- Σύστημα λήψης δεδομένων υψηλής ταχύτητας
- Εξάρτημα επαλήθευσης ευθυγράμμισης
Απαιτήσεις δείγματος για τη Κόπωση χαμηλών κύκλων
- Η γεωμετρία του δείγματος και η ποιότητα της επιφάνειας πρέπει να συμμορφώνονται με το πρότυπο.
- Πρέπει να επιλεγεί ένα σχέδιο δείγματος που να αποτρέπει τον λυγισμό κατά τη συμπίεση.
- Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι οι άκρες των μαχαιριών του εκτασιόμετρου δεν σημαδεύουν το δείγμα.
- Απαιτείται ξεχωριστό δείγμα για κάθε επίπεδο παραμόρφωσης.
- Σε θερμές δοκιμές, η θερμοκρασία του δείγματος πρέπει να μετράται απευθείας πάνω στο δείγμα.
Διάρκεια της Κόπωση χαμηλών κύκλων
Επειδή η ζωή είναι μικρή, η δοκιμή ενός μόνο δείγματος είναι της τάξης των ωρών. Δεδομένου ότι χρειάζονται πολλά δείγματα σε διαφορετικά επίπεδα στελέχους, η συνολική μελέτη διαρκεί ημέρες. Οι χρόνοι θέρμανσης προστίθενται σε αυτό σε υψηλή θερμοκρασία.
Διαδικασία της Κόπωση χαμηλών κύκλων
- 1Το δείγμα υποβάλλεται σε μηχανική επεξεργασία, μετράται και τοποθετείται ευθυγραμμισμένο στο μηχάνημα.
- 2Το εκτατόμετρο τοποθετείται στο μήκος του μετρητή του δείγματος.
- 3Το πλάτος της παραμόρφωσης και η κυματομορφή έχουν ρυθμιστεί.
- 4Ξεκινά η κυκλική φόρτωση και καταγράφονται βρόχοι υστέρησης.
- 5Η αλλαγή στην απόκριση του κυκλικού στρες παρακολουθείται.
- 6Η δοκιμή τερματίζεται στην καθορισμένη πτώση φορτίου ή θραύση.
- 7Προκύπτουν η καμπύλη κυκλικής τάσης-παραμόρφωσης και τα δεδομένα ζωής.
Κριτήρια αποδοχής της Κόπωση χαμηλών κύκλων
Το πρότυπο της μεθόδου ορίζει τον τρόπο με τον οποίο εκτελείται η δοκιμή και όχι το αποτέλεσμα. Το όριο αποδοχής προέρχεται από το πρότυπο υλικού, τις προδιαγραφές του προϊόντος ή το τεχνικό σχέδιο του πελάτη. Αυτή η σελίδα επομένως δεν δίνει αριθμητικό όριο.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Τα αποτελέσματα αξιολογούνται ως η σχέση πλάτους παραμόρφωσης-ζωής και συνήθως μοντελοποιούνται με διαχωρισμό ελαστικών και πλαστικών εξαρτημάτων. Η κυκλική συμπεριφορά σκλήρυνσης ή αποσκλήρυνσης αναφέρεται χωριστά και χρησιμοποιείται απευθείας στους υπολογισμούς σχεδιασμού.
Έκθεση της Κόπωση χαμηλών κύκλων
- Ταυτοποίηση δείγματος, τύπος υλικού και αριθμός χυτεύσεως/παρτίδας, εάν υπάρχουν
- Γεωμετρία, διαστάσεις και μέθοδος προετοιμασίας δείγματος
- Εφαρμόστηκαν τυπικές και συνθήκες δοκιμής
- Θερμοκρασία δοκιμής και συνθήκες περιβάλλοντος
- Μετρημένες τιμές και υπολογισμένες ποσότητες
- Φωτογραφίες επιφανειών κατάγματος ή εσοχών (όπου υπάρχει)
- Αβεβαιότητα μέτρησης (εάν ζητηθεί)
- Δήλωση ότι το αποτέλεσμα ισχύει μόνο για το δείγμα που υποβάλλεται για δοκιμή
Διαπίστευση
Η EUROLAB κατέχει διεθνώς αναγνωρισμένη διαπίστευση που λαμβάνεται από φορείς διαπίστευσης που συμμετείχαν στις συμφωνίες πολυμερούς αναγνώρισης IAF και ILAC, σύμφωνα με το ISO/IEC 17025 για εργαστηριακές δοκιμές, το ISO/IEC 17020 για την επιθεώρηση και την επιτήρηση και το ISO/IEC 17021-1 και το σύστημα πιστοποίησης προϊόντων ISO/IEC. Αυτή η αλυσίδα διασφαλίζει ότι οι εκθέσεις και τα πιστοποιητικά που εκδίδονται γίνονται αποδεκτά παγκοσμίως.
Το εάν αυτή η δοκιμή μπορεί να προσφερθεί εντός αναγνωρισμένου πεδίου εξαρτάται από το προϊόν σας και το πρότυπο που εφαρμόζεται. Δεδομένου ότι η διαπίστευση βασίζεται στη μέθοδο, το πεδίο εφαρμογής επιβεβαιώνεται γραπτώς στο στάδιο της προσφοράς.
Πεδίο εφαρμογής και εξουσιοδοτήσειςΣχετικοί Κανονισμοί
- EN 10204 (έγγραφα ελέγχου για μεταλλικά προϊόντα)
- ΕΕ 305/2011 Κανονισμός προϊόντων δομικών κατασκευών (για προϊόντα που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές)
- Εναρμονισμένα πρότυπα που εφαρμόζονται σύμφωνα με την οικογένεια προϊόντων
Mekanik Testler — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Κόπωση χαμηλών κύκλων· οι συνθήκες και τα κριτήρια αποδοχής αυτής της συγκεκριμένης δοκιμής δίνονται στις παραπάνω ενότητες. Το πεδίο εφαρμογής που αφορά το προϊόν σας επιβεβαιώνεται εγγράφως στο στάδιο της προσφοράς.
Οι μηχανικές δοκιμές μετρούν πώς συμπεριφέρεται ένα υλικό ή εξάρτημα υπό δύναμη. Η οικογένεια εκτείνεται από στατική φόρτιση (εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη) έως εξαρτώμενη από τον χρόνο συμπεριφορά (κόπωση, ερπυσμός), και από σκληρότητα και φθορά έως δυσθραυστότητα.
Το κοινό χαρακτηριστικό αυτών των δοκιμών είναι ότι το αποτέλεσμα αναφέρεται ως ιδιότητα υλικού. Το όριο διαρροής ή η σκληρότητα δεν είναι απόφαση συμμόρφωσης· είναι αριθμητικά δεδομένα με τα οποία θα συγκριθεί ο σχεδιασμός και το πρότυπο προϊόντος. Οι εκθέσεις μηχανικών δοκιμών επομένως συνήθως αποτελούν είσοδο για μηχανική απόφαση παρά για έγκριση προϊόντος — επιλογή υλικού, συντελεστής ασφαλείας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής.
Η διάκριση μεταξύ στατικής και δυναμικής συμπεριφοράς είναι το κλειδί για την κατανόηση του τομέα. Ένα εξάρτημα μπορεί να φαίνεται εντελώς αφόρτιστο υπό στατικό φορτίο αλλά να σπάει υπό επαναλαμβανόμενη φόρτιση· η θραύση κόπωσης συμβαίνει σε τάσεις πολύ κάτω από το όριο διαρροής και δεν δίνει προειδοποίηση. Για περιστρεφόμενα, δονούμενα ή κυκλικά φορτιζόμενα εξαρτήματα, μια δοκιμή εφελκυσμού μόνη της δεν αποτελεί επομένως επαρκές αποδεικτικό στοιχείο.
Οι συνθήκες δοκιμής καθορίζουν το αποτέλεσμα, και αυτό είναι κρίσιμο για την αναγνωσιμότητα της έκθεσης: γεωμετρία δοκιμίου, ρυθμός φόρτισης, θερμοκρασία, ρύθμιση συνθηκών και διάταξη σύσφιξης. Το ίδιο υλικό δίνει διαφορετικές τιμές υπό διαφορετικές συνθήκες. Στα πλαστικά η επίδραση ρυθμού είναι πολύ έντονη, στα μέταλλα η επίδραση θερμοκρασίας· στα σύνθετα ο προσανατολισμός του δοκιμίου αλλάζει εντελώς το αποτέλεσμα.
Η σκληρότητα είναι η πιο κακώς χρησιμοποιούμενη μέτρηση στον τομέα. Επειδή είναι γρήγορη, σχεδόν μη καταστροφική και φθηνή, χρησιμοποιείται συχνά αντί της αντοχής. Υπάρχουν πίνακες μετατροπής σκληρότητας σε αντοχή, αλλά είναι κατά προσέγγιση και εξαρτώνται από την ομάδα υλικού· η χρήση τους ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού είναι λανθασμένη.
Η πλευρά της μηχανικής θραύσης απαιτεί ειδική επάρκεια. Οι μετρήσεις δυσθραυστότητας και ρυθμού ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό πόσο θα αντέξει μια ρηγματωμένη κατασκευή· αποτελούν τη βάση του σχεδιασμού ανοχής βλάβης σε τομείς όπως εξοπλισμός υπό πίεση, αεροπορικές κατασκευές και αγωγοί.
Ομάδες μεθόδων σε αυτόν τον τομέα
Στατικές δοκιμές
Εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη, διάτμηση και στρέψη. Λαμβάνονται όριο διαρροής και αντοχή σε εφελκυσμό, επιμήκυνση και μέτρο ελαστικότητας.
Δοκιμές κρούσης
Κρούση εντομής Charpy και Izod· η συμπεριφορά μετάβασης εύθραυστου-όλκιμου του υλικού καθορίζεται συναρτήσει της θερμοκρασίας.
Σκληρότητα
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore και μικροσκληρότητα. Πολύτιμη για το βάθος επεξεργασίας επιφάνειας και τοπικές διαφορές αντοχής.
Κόπωση
Αξονική κόπωση ελεγχόμενη από δύναμη και παραμόρφωση, κόπωση κάμψης· καμπύλες S-N και όριο αντοχής.
Ερπυσμός και χαλάρωση τάσης
Συμπεριφορά υπό μακροχρόνιο φορτίο σε υψηλή θερμοκρασία· καθοριστική για υλικά λεβήτων, στροβίλων και εξοπλισμού υπό πίεση.
Μηχανική θραύσης
Δυσθραυστότητα επίπεδης παραμόρφωσης, ολοκλήρωμα J, CTOD και ρυθμός ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης.
Φθορά και τριβή
Φθορά Taber και περιστρεφόμενου τυμπάνου, μετρήσεις συντελεστή τριβής.
Συχνές συγχύσεις σε αυτόν τον τομέα
- Ο υπολογισμός αντοχής από σκληρότητα είναι κατά προσέγγιση· δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού.
- Η επαρκής στατική αντοχή δεν αποδεικνύει την αντοχή σε κόπωση· ένα κυκλικά φορτιζόμενο εξάρτημα απαιτεί ξεχωριστή δοκιμή.
- Αν δεν αναφέρονται ο ρυθμός δοκιμής και η θερμοκρασία, το αποτέλεσμα δεν είναι συγκρίσιμο — ιδίως σε πολυμερή και σύνθετα υλικά.
- Ένα δοκίμιο δοκιμής και το πραγματικό εξάρτημα ενδέχεται να μην δίνουν την ίδια τιμή· ο προσανατολισμός καλουπιού, οι γραμμές συγκόλλησης και οι διαφορές επιφανειακής επεξεργασίας έχουν όλες επίδραση.
- Μια τιμή αντοχής που δίνεται για ένα σύνθετο υλικό χωρίς αναφορά στον προσανατολισμό του δοκιμίου είναι χωρίς νόημα.
- Τα αντίστοιχα ASTM και ISO μετρούν το ίδιο μέγεθος αλλά χρησιμοποιούν διαφορετική γεωμετρία δοκιμίου· τα αποτελέσματα δεν θεωρούνται άμεσα ισοδύναμα.
Ποιες αποφάσεις υποστηρίζουν αυτά τα αποτελέσματα
- Επαλήθευση σχεδιασμού και επιλογή υλικού
- Έλεγχος εισερχόμενου υλικού και έγκριση προμηθευτή
- Πλήρωση των μηχανικών απαιτήσεων του προτύπου προϊόντος
- Ανάλυση αστοχίας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής και υπολογισμός ανοχής βλάβης
- Επαλήθευση διεργασιών θερμικής και επιφανειακής κατεργασίας
Σχετικά τεστ
Συχνές ερωτήσεις για τη Κόπωση χαμηλών κύκλων
Γιατί ελέγχεται από την καταπόνηση;
Όταν κυριαρχεί η πλαστική καταπόνηση, η ελεγχόμενη από τάση φόρτιση προκαλεί αθροιστική επιμήκυνση στο δείγμα και η δοκιμή γίνεται ανεξέλεγκτη. Ο έλεγχος καταπόνησης διατηρεί τον κύκλο σταθερό.
Μπορεί το αποτέλεσμα να συνδυαστεί με δεδομένα υψηλού κύκλου;
Τα δύο καθεστώτα βασίζονται σε διαφορετικούς μηχανισμούς, αλλά υπάρχουν μοντέλα ζωής που χρησιμοποιούν και τα δύο μαζί στο σχεδιασμό. Ο συνδυασμός τους απαιτεί και τα δύο καθεστώτα να έχουν μετρηθεί με τις δικές τους αντίστοιχες μεθόδους.













