Che cos'è Fatica termomeccanica?
La prova di fatica termomeccanica è una prova in cui la deformazione meccanica e un ciclo di temperatura vengono applicati simultaneamente, in una relazione di fase controllata. Rappresenta la reale condizione di carico delle parti che funzionano tramite riscaldamento e raffreddamento.
Scopo di Fatica termomeccanica
Lo scopo è determinare l'effetto sulla durata delle sollecitazioni derivanti dalla dilatazione termica in componenti la cui temperatura di esercizio varia.
A quali prodotti si applica Fatica termomeccanica?
- Componenti collettore di scarico e turbocompressore
- Parti della pala e del combustore di una turbina a gas
- Testata del motore
- Giunti di tubi ad alta temperatura
In quali settori si utilizza Fatica termomeccanica?
Norme relative a Fatica termomeccanica
- ISO12111
- ASTM E2368
Condizioni di Fatica termomeccanica
- Ciclo di temperatura
- Temperatura inferiore e superiore e velocità di riscaldamento/raffreddamento definite nelle specifiche
- Relazione di fase
- In fase o fuori fase (la fase tra sollecitazione meccanica e temperatura)
- Controllo della tensione
- Controllo della deformazione totale o meccanica
- Durata del ciclo
- Definito per includere periodi di riscaldamento, permanenza e raffreddamento
Apparecchiatura per Fatica termomeccanica
- Sistema di prova TMF servoidraulico
- Riscaldamento a induzione e raffreddamento forzato
- Estensimetro ad alta temperatura
- Sistema di misurazione della temperatura multicanale
Requisiti del campione per Fatica termomeccanica
- Provino cilindrico cavo o solido (per l'uniformità della temperatura)
- I punti di attacco della termocoppia devono essere definiti
- La qualità della finitura superficiale deve essere registrata
- Il numero di esemplari è indicato nelle specifiche
Durata di Fatica termomeccanica
Poiché la durata del ciclo è lunga, un singolo campione può richiedere giorni. L'intero programma si estende su diverse settimane.
Procedura di Fatica termomeccanica
- 1Il campione viene preparato e le termocoppie vengono collegate.
- 2Il profilo del ciclo di temperatura e deformazione è definito.
- 3La relazione di fase è impostata e il sistema è stabilizzato.
- 4Viene avviato il ciclo simultaneo di temperatura e meccanico.
- 5Lo stress-deformazione e la temperatura vengono registrati ad ogni ciclo.
- 6Continua a fratturarsi o per il numero definito di cicli.
Criteri di accettazione di Fatica termomeccanica
Il criterio di accettazione è indicato nelle specifiche come un numero minimo di cicli nel profilo di ciclo definito.
Valutazione dei risultati
Il cambiamento nella risposta allo stress con il ciclaggio, l'innesco di cricche e l'effetto dell'ossidazione vengono valutati insieme. Le condizioni fuori fase generalmente danno una durata più breve.
Rapporto di Fatica termomeccanica
- Norma applicata
- Profilo di temperatura e relazione di fase
- Ampiezza della deformazione e modalità di controllo
- Numero di cicli e posizione del danno
- Registrazioni di sforzo-deformazione e temperatura
Accreditamento
EUROLAB detiene un accreditamento riconosciuto a livello internazionale ottenuto da organismi di accreditamento parte degli accordi di riconoscimento multilaterale IAF e ILAC, secondo ISO / IEC 17025 per prove di laboratorio, ISO / IEC 17020 per ispezione e sorveglianza e ISO / IEC 17021-1 e ISO / IEC 17065 per certificazione di sistema e prodotto. Questa catena garantisce che i rapporti e i certificati emessi siano accettati in tutto il mondo.
Se questo test può essere offerto nell'ambito accreditato dipende dal prodotto e dallo standard applicato; poiché l'accreditamento è basato sul metodo, l'ambito viene confermato per iscritto in fase di offerta.
Ambito e autorizzazioniRegolamenti correlati
- Specifiche di progettazione dei componenti ad alta temperatura
- Standard per i componenti di scarico OEM automobilistici
Mekanik Testler — Cosa copre questo ambito di prova?
La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Fatica termomeccanica; le condizioni e i criteri di accettazione di questa prova specifica sono riportati nelle sezioni precedenti. L'ambito specifico del vostro prodotto viene confermato per iscritto in fase di offerta.
Le prove meccaniche misurano come si comporta un materiale o un componente sotto forza. La famiglia va dal carico statico (trazione, compressione, flessione) al comportamento dipendente dal tempo (fatica, scorrimento viscoso), dalla durezza e usura fino alla tenacità a frattura.
Ciò che accomuna queste prove è che il risultato è riportato come una PROPRIETÀ DEL MATERIALE. Il carico di snervamento o la durezza non sono una decisione di conformità; sono dati numerici con cui verranno confrontati il progetto e la norma di prodotto. I rapporti di prova meccanica sono quindi solitamente un input per una decisione ingegneristica piuttosto che per un'approvazione di prodotto — scelta del materiale, coefficiente di sicurezza, previsione della vita.
La distinzione tra comportamento statico e dinamico è la chiave per comprendere il settore. Un componente può apparire del tutto non sollecitato sotto carico statico eppure rompersi sotto carico ripetuto; la rottura a fatica si verifica a tensioni ben inferiori al carico di snervamento e non dà preavviso. Per componenti rotanti, vibranti o soggetti a carico ciclico, una prova di trazione da sola non è quindi una prova sufficiente.
Le condizioni di prova determinano il risultato, ed è fondamentale per la leggibilità del rapporto: geometria del provino, velocità di carico, temperatura, condizionamento e disposizione di serraggio. Lo stesso materiale fornisce valori diversi in condizioni diverse. Nelle materie plastiche l'effetto della velocità è molto marcato, nei metalli l'effetto della temperatura; nei compositi l'orientamento del provino cambia completamente il risultato.
La durezza è la misura più utilizzata in modo scorretto nel settore. Essendo rapida, quasi non distruttiva ed economica, viene spesso usata al posto della resistenza. Esistono tabelle di conversione da durezza a resistenza, ma sono APPROSSIMATIVE e dipendono dal gruppo di materiali; usarle come unica evidenza nell'accettazione del materiale è sbagliato.
Il lato della meccanica della frattura richiede una competenza specifica. Le misurazioni della tenacità a frattura e della velocità di propagazione della cricca da fatica consentono di calcolare quanto durerà una struttura fessurata; sono la base della progettazione tollerante al danno in settori come attrezzature a pressione, strutture aeronautiche e condotte.
Gruppi di metodi in questo ambito
Prove statiche
Trazione, compressione, flessione, taglio e torsione. Si ottengono carico di snervamento e resistenza a trazione, allungamento e modulo di elasticità.
Prove d'urto
Urto con intaglio Charpy e Izod; si determina il comportamento di transizione duttile-fragile del materiale in funzione della temperatura.
Durezza
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore e microdurezza. Prezioso per la profondità del trattamento superficiale e le differenze locali di resistenza.
Fatica
Fatica assiale controllata in forza e deformazione, fatica a flessione; curve S-N e limite di fatica.
Scorrimento viscoso e rilassamento delle tensioni
Comportamento sotto carico a lungo termine ad alta temperatura; determinante per i materiali di caldaie, turbine e attrezzature a pressione.
Meccanica della frattura
Tenacità a frattura in deformazione piana, integrale J, CTOD e velocità di propagazione della cricca da fatica.
Usura e attrito
Abrasione Taber e tamburo rotante, misurazioni del coefficiente di attrito.
Confusioni frequenti in questo ambito
- Calcolare la resistenza dalla durezza è approssimativo; non può essere usato come unica evidenza nell'accettazione del materiale.
- Una resistenza statica adeguata non dimostra la resistenza a fatica; un componente soggetto a carico ciclico richiede una prova separata.
- Se la velocità e la temperatura di prova non sono riportate, il risultato non è confrontabile, in particolare per polimeri e compositi.
- Un provino di prova e il pezzo reale potrebbero non dare lo stesso valore; l'orientamento di stampaggio, le linee di giunzione e le differenze nel trattamento superficiale hanno tutti un effetto.
- Un valore di resistenza fornito per un composito senza indicare l'orientamento del provino è privo di significato.
- Gli equivalenti ASTM e ISO misurano la stessa grandezza ma usano geometrie del provino diverse; i risultati non sono considerati direttamente equivalenti.
Quali decisioni supportano questi risultati
- Verifica della progettazione e selezione dei materiali
- Controllo dei materiali in ingresso e approvazione del fornitore
- Soddisfacimento dei requisiti meccanici della norma di prodotto
- Analisi dei guasti, previsione della vita utile e calcolo della tolleranza al danno
- Verifica dei processi di trattamento termico e superficiale
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Domande frequenti su Fatica termomeccanica
Secondo quale standard è realizzato Fatica termomeccanica?
Fatica termomeccanica viene eseguito nell'ambito ISO12111 e ASTM E2368. I valori limite ed i criteri di accettazione da applicare sono definiti nella norma di prodotto; La versione valida per il vostro prodotto viene confermata per iscritto in fase di offerta.
A quali prodotti si applica Fatica termomeccanica?
Applicato principalmente a Componenti collettore di scarico e turbocompressore, Parti della pala e del combustore di una turbina a gas, Testata del motore e Giunti di tubi ad alta temperatura. L'inclusione del prodotto nell'ambito di applicazione viene determinata esaminandone le specifiche tecniche e l'uso previsto.
In quali condizioni viene eseguito Fatica termomeccanica?
I parametri determinanti sono: Ciclo di temperatura — Temperatura inferiore e superiore e velocità di riscaldamento/raffreddamento definite nelle specifiche, Relazione di fase — In fase o fuori fase (la fase tra sollecitazione meccanica e temperatura) e Controllo della tensione — Controllo della deformazione totale o meccanica. I termini completi si trovano nella sezione "Condizioni di prova" della pagina e variano a seconda dello standard del prodotto.
Che tipo di campione è necessario per Fatica termomeccanica?
Provino cilindrico cavo o solido (per l'uniformità della temperatura), I punti di attacco della termocoppia devono essere definiti e La qualità della finitura superficiale deve essere registrata. Il numero di campioni è determinato in base allo standard di prodotto e all'ambito da riportare.
Quanto tempo impiega Fatica termomeccanica?
Poiché la durata del ciclo è lunga, un singolo campione può richiedere giorni. L'intero programma si estende su diverse settimane. Questa durata appartiene all'esperimento stesso; Vengono inoltre valutate la preparazione dei campioni, l'accodamento e la reportistica. Nell'offerta è riportata una pianificazione realistica per il tuo prodotto.
Qual è il risultato Fatica termomeccanica chiamato "appropriato"?
Il criterio di accettazione è indicato nelle specifiche come un numero minimo di cicli nel profilo di ciclo definito.