Τι είναι η Κόπωση;
Η δοκιμή κόπωσης είναι μια δοκιμή στην οποία επαναλαμβανόμενες τάσεις κάτω από τη στατική αντοχή εφαρμόζονται σε ένα δείγμα ενώ προσδιορίζεται ο αριθμός των κύκλων μέχρι την αστοχία. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται ως καμπύλη τάσης-κύκλου (S-N).
Σκοπός της Κόπωση
Ο σκοπός είναι να προβλέψουμε τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων που λειτουργούν υπό επαναλαμβανόμενο φορτίο και να καθορίσουμε το όριο αντοχής κόπωσης για το σχεδιασμό.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Κόπωση;
- Άξονες, άξονες και εξαρτήματα συστήματος μετάδοσης κίνησης
- Ελατήρια και συνδετήρες
- Συγκολλημένοι δομικοί σύνδεσμοι
- Εξαρτήματα αεροδιαστημικής και αυτοκινήτων
- Δοχεία πίεσης και σωλήνας
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Κόπωση;
Πρότυπα σχετικά με τη Κόπωση
- ISO 1099
- ISO 1143
- ASTM E466
- ASTM E606
- ISO 12107
Συνθήκες της Κόπωση
- Τύπος φόρτωσης
- Αξονική τάση-συμπίεση, περιστροφική κάμψη ή στρέψη
- Αναλογία στρες
- R = σmin/σmax; ορίζεται στην προδιαγραφή
- Συχνότητα
- Επιλέγεται έτσι ώστε να αποτρέπεται η θέρμανση. τυπικά 5–100 Hz
- Λήξη
- Κάταγμα ή επίτευξη του καθορισμένου αριθμού κύκλων (π.χ. 107)
Εξοπλισμός για τη Κόπωση
- Μηχάνημα σερβοϋδραυλικής ή συντονισμού κόπωσης
- Περιστρεφόμενη-κάμψη μηχανή κόπωσης
- Μετρητής κύκλων και αυτόματη απενεργοποίηση
- Παρακολούθηση θερμοκρασίας
Απαιτήσεις δείγματος για τη Κόπωση
- Η επιφάνεια του δείγματος πρέπει να υποστεί μηχανική κατεργασία στην τραχύτητα που ορίζεται στο πρότυπο
- Η επιφάνεια πρέπει να είναι άψογη εάν δεν υπάρχει εγκοπή ή ασυνέχεια
- Για μια καμπύλη S-N απαιτούνται δείγματα σε πολλαπλά επίπεδα τάσης
- Συνιστώνται τουλάχιστον τρία δείγματα ανά επίπεδο
Διάρκεια της Κόπωση
Αυτό είναι ένα τεστ μεγάλης διάρκειας. Μια δοκιμή 107 κύκλου μπορεί να διαρκέσει από αρκετές ημέρες έως αρκετές εβδομάδες, ανάλογα με τη συχνότητα.
Διαδικασία της Κόπωση
- 1Τα δείγματα υποβάλλονται σε μηχανική επεξεργασία και μετρώνται οι διαστάσεις τους.
- 2Τα επίπεδα στρες και η αναλογία στρες προσδιορίζονται.
- 3Το δείγμα τοποθετείται αξονικά στο μηχάνημα.
- 4Η επαναλαμβανόμενη φόρτωση ξεκινά με την καθορισμένη συχνότητα.
- 5Η φόρτωση συνεχίζει να σπάει ή ο κύκλος τερματισμού.
- 6Καταγράφεται ο αριθμός των κύκλων για κάθε επίπεδο και σχεδιάζεται η καμπύλη S-N.
Κριτήρια αποδοχής της Κόπωση
Το κριτήριο αποδοχής δίνεται στην προδιαγραφή ως ελάχιστος αριθμός κύκλων σε καθορισμένο επίπεδο τάσης ή ελάχιστη αντοχή κόπωσης.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Η καμπύλη S-N και η διασπορά αξιολογούνται μαζί. Κάταγμα στη λαβή ή σε ασυνέχεια μπορεί να ακυρώσει το αποτέλεσμα. η επιφάνεια του κατάγματος εξετάζεται για να προσδιοριστεί το σημείο έναρξης.
Έκθεση της Κόπωση
- Εφαρμοσμένο πρότυπο και τύπος φόρτωσης
- Επίπεδα στρες και αναλογία στρες
- Συχνότητα και συνθήκες περιβάλλοντος
- Αριθμός κύκλων για κάθε δείγμα
- Αξιολόγηση καμπύλης S-N και θραύσης-επιφάνειας
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
- Προδιαγραφές εξαρτημάτων αεροδιαστημικής και αυτοκινήτου
- Πρότυπα σχεδιασμού δοχείων πίεσης
Δοκιμές Μετάλλων και Μεταλλουργίας — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Κόπωση· 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 δοκιμές μετάλλων και μεταλλουργίας προσδιορίζουν το φορτίο που μπορεί να αντέξει ένα μέταλλο ή μια συγκολλημένη ένωση, τον τρόπο αστοχίας του και την εσωτερική του δομή. Το αποτέλεσμα αυτής της οικογένειας αφορά συχνά όχι το ίδιο το προϊόν αλλά την ταυτότητα του ΥΛΙΚΟΥ: είναι πράγματι ο χάλυβας της δηλωμένης ποιότητας, αποδίδει η ραφή συγκόλλησης την αντοχή που υποθέτει ο σχεδιασμός, περιέχει το χυτό ένα μη αποδεκτό εσωτερικό ελάττωμα;
Η πρακτική σημασία του τομέα προκύπτει από το γεγονός ότι ένα μεταλλικό εξάρτημα σπάνια αστοχεί σταδιακά. Ένα πλαστικό εξάρτημα παραμορφώνεται, γερνάει, ραγίζει και συνήθως δίνει προειδοποίηση. Μια ραφή συγκόλλησης ή ένα στοιχείο σύνδεσης, αντίθετα, συχνά σπάει χωρίς προειδοποίηση - ιδίως όταν εμπλέκονται κόπωση και ψαθυρή θραύση. Γι' αυτό, σε τομείς όπως ο εξοπλισμός υπό πίεση, ο εξοπλισμός ανύψωσης, ο δομικός χάλυβας και οι αγωγοί, η δοκιμή υλικών είναι απαίτηση της ΝΟΜΟΘΕΣΙΑΣ και όχι του σχεδιασμού.
Η οικογένεια συγκεντρώνει τρεις ομάδες μεθόδων, καθεμία από τις οποίες απαντά σε διαφορετικό ερώτημα. Οι μηχανικές δοκιμές ποσοτικοποιούν τη συμπεριφορά του υλικού υπό φορτίο. Ο μη καταστροφικός έλεγχος αναζητά ελαττώματα χωρίς να καταστρέφει το εξάρτημα. Η μεταλλογραφία και η χημική ανάλυση εξηγούν γιατί το υλικό συμπεριφέρεται έτσι - μέσω της δομής κόκκων, της κατανομής φάσεων, της περιεκτικότητας σε εγκλείσματα και της σύστασης του κράματος.
Το κριτήριο αποδοχής αυτών των δοκιμών σχεδόν ποτέ δεν προέρχεται από το πρότυπο δοκιμής, και αυτό είναι το κλειδί για την κατανόηση του τομέα. Το πρότυπο δοκιμής λέει πώς πρέπει να γίνει η μέτρηση· οι αποδεκτές τιμές προέρχονται από το πρότυπο προϊόντος, την ποιότητα υλικού ή τον κώδικα κατασκευής. Το ISO 6892-1 λέει πώς διεξάγεται μια δοκιμή εφελκυσμού· το EN 10025 λέει ποιο όριο διαρροής πρέπει να αποδίδει αυτός ο χάλυβας. Κατά την ανάγνωση μιας έκθεσης, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε βάσει ποιου προτύπου προϊόντος αξιολογήθηκε.
Η δειγματοληψία αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του αποτελέσματος σε αυτόν τον τομέα. Δύο δοκίμια από την ίδια χύτευση μπορεί να δώσουν διαφορετικές τιμές ανάλογα με την κατεύθυνση και τη θέση λήψης τους· σε προϊόντα έλασης, δοκίμια παράλληλα και κάθετα στη διεύθυνση έλασης δίνουν διαφορετικά αποτελέσματα. Τα πρότυπα προϊόντος διέπουν επομένως και τη θέση και τον προσανατολισμό δειγματοληψίας, και η έκθεση πρέπει να το τεκμηριώνει.
Ομάδες μεθόδων σε αυτόν τον τομέα
Μηχανικές δοκιμές
Εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη, κρούση εγκοπής (Charpy), σκληρότητα (Brinell, Vickers, Rockwell), κόπωση, ερπυσμός και δυσθραυστότητα. Δίνουν τη συμπεριφορά του υλικού υπό φορτίο σε αριθμητική μορφή.
Μη καταστροφικός έλεγχος
Ραδιογραφία, υπερηχητικός έλεγχος, διεισδυτικά υγρά, μαγνητικά σωματίδια και οπτικός έλεγχος. Αναζητά επιφανειακά και εσωτερικά ελαττώματα χωρίς να καταστρέφει το εξάρτημα και αποτελεί απαραίτητο βήμα στη συγκολλητή κατασκευή.
Μεταλλογραφία
Προετοιμασία δοκιμίου, προσβολή με οξύ και μικροσκοπική εξέταση. Αξιολογούνται το μέγεθος κόκκων, η κατανομή φάσεων, η περιεκτικότητα σε εγκλείσματα, το βάθος ενανθράκωσης και η θερμικά επηρεασμένη ζώνη της συγκόλλησης.
Χημική ανάλυση
Η σύσταση του κράματος επαληθεύεται με οπτική φασματομετρία εκπομπής και υγρή χημεία· η επιβεβαίωση της ποιότητας υλικού περνά από αυτό το βήμα.
Συμπεριφορά διάβρωσης
Δοκιμές αλατονέφωσης, βοθρωτικής και σχισμοειδούς διάβρωσης, και ενδοκρυσταλλικής διάβρωσης. Σε ανοξείδωτους χάλυβες μπορούν να υποδεικνύουν την ποιότητα της θερμικής κατεργασίας.
Συχνές συγχύσεις σε αυτόν τον τομέα
- Ένα πιστοποιητικό υλικού (όπως το EN 10204 3.1) δεν είναι έκθεση δοκιμής· είναι η δήλωση του κατασκευαστή. Σε κρίσιμες εφαρμογές διενεργείται ανεξάρτητη επαλήθευση, και τα δύο δεν πρέπει να συγχέονται.
- Οι δοκιμές εφελκυσμού ASTM και ISO μετρούν τα ίδια μεγέθη αλλά χρησιμοποιούν διαφορετικές γεωμετρίες δοκιμίου· τα αποτελέσματα δεν θεωρούνται άμεσα ισοδύναμα, και εφαρμόζεται ό,τι απαιτεί η προδιαγραφή.
- Οι πίνακες μετατροπής μεταξύ σκληρότητας και αντοχής είναι ΚΑΤΑ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ. Ο υπολογισμός του ορίου διαρροής από τη σκληρότητα δεν αποτελεί επαρκή απόδειξη για την αποδοχή υλικού.
- Στον μη καταστροφικό έλεγχο, η φράση "δεν βρέθηκε ελάττωμα" δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχει ελάττωμα· μπορεί να υπάρχουν ελαττώματα κάτω από το όριο ανίχνευσης της μεθόδου. Η έκθεση πρέπει να αναφέρει τη μέθοδο που εφαρμόστηκε και το επίπεδο ευαισθησίας.
- Η επιτυχής ραφή συγκόλλησης δεν αποδεικνύει ότι ο συγκολλητής ή η διαδικασία είναι πιστοποιημένοι· πρόκειται για ξεχωριστές διαδικασίες.
Ποιες αποφάσεις υποστηρίζουν αυτά τα αποτελέσματα
- Επαλήθευση πιστοποιητικού υλικού και αποδοχή εισερχόμενου υλικού
- Έγκριση συγκολλητής κατασκευής· πιστοποίηση συγκολλητή και διαδικασίας
- Έλεγχος κατασκευής εξοπλισμού υπό πίεση και δομικών στοιχείων
- Ανάλυση αστοχίας και προσδιορισμός βασικής αιτίας βλαβών πεδίου
- Επαλήθευση διεργασιών θερμικής και επιφανειακής κατεργασίας
Σχετικά τεστ
Συχνές ερωτήσεις για τη Κόπωση
Πόσο διαρκεί το τεστ κόπωσης;
Εξαρτάται από τον αριθμό-στόχο των κύκλων και τη συχνότητα. Οι δοκιμές υψηλού κύκλου (107) μπορεί να διαρκέσουν εβδομάδες. Επομένως, ο προγραμματισμός διευκρινίζεται στο στάδιο της προσφοράς.










