Термомеханическая усталость

Что такое Термомеханическая усталость?

Испытание на термомеханическую усталость — это испытание, при котором механическая деформация и температурный цикл применяются одновременно в контролируемом фазовом соотношении. Он представляет собой реальное состояние нагрузки деталей, которые работают посредством нагрева и охлаждения.

Термомеханическая усталость: цель

Цель состоит в том, чтобы определить влияние на срок службы напряжений, возникающих из-за теплового расширения в компонентах, рабочая температура которых варьируется.

К каким изделиям применяется Термомеханическая усталость?

Компоненты выпускного коллектора и турбокомпрессора
Лопатки газовой турбины и детали камеры сгорания
Головка блока цилиндров двигателя
Высокотемпературные соединения труб

В каких отраслях применяется Термомеханическая усталость?

МеталлСтальМашиныПромышленное оборудованиеПластмассы

Стандарты, связанные с Термомеханическая усталость

ISO 12111
АСТМ Е2368

Термомеханическая усталость: условия

Температурный цикл: Нижняя и верхняя температура и скорость нагрева/охлаждения указаны в спецификации.
Фазовые отношения: Синфазно или противофазно (фаза между механической деформацией и температурой)
Контроль деформации: Контроль общей или механической деформации
Продолжительность цикла: Определено для включения периодов нагрева, выдержки и охлаждения.

Оборудование для Термомеханическая усталость

Сервогидравлическая испытательная система TMF
Индукционный нагрев и принудительное охлаждение
Высокотемпературный экстензометр
Многоканальная система измерения температуры

Требования к образцам для Термомеханическая усталость

Полый или сплошной цилиндрический образец (для однородности температуры)
Необходимо определить точки крепления термопары.
Качество отделки поверхности должно быть зафиксировано.
Количество экземпляров указано в спецификации.

Термомеханическая усталость: продолжительность

Поскольку продолжительность цикла большая, на один экземпляр могут уйти несколько дней. Вся программа рассчитана на несколько недель.

Термомеханическая усталость: порядок проведения

1Подготавливают образец и прикрепляют термопары.
2Определен профиль температуры и цикла деформации.
3Фазовое соотношение устанавливается и система стабилизируется.
4Запускается одновременный температурный и механический циклы.
5При каждом цикле регистрируются напряжение-деформация и температура.
6Он продолжает разрушаться определенное количество циклов.

Термомеханическая усталость: критерии приёмки

Критерий приемки указан в спецификации как минимальное количество циклов при определенном профиле цикла.

Оценка результатов

Изменение реакции на напряжение при циклическом использовании, зарождение трещин и влияние окисления оцениваются вместе. Условия противофазы обычно сокращают срок службы.

Термомеханическая усталость: протокол

Стандарт применяется
Температурный профиль и фазовые соотношения
Амплитуда деформации и режим управления
Количество циклов и место повреждения
Рекорды напряжения-деформации и температуры

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

Технические характеристики конструкции высокотемпературных компонентов
Стандарты автомобильных компонентов выхлопной системы OEM

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Термомеханическая усталость; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Механические испытания измеряют поведение материала или детали под нагрузкой. Семейство охватывает статическое нагружение (растяжение, сжатие, изгиб), зависящее от времени поведение (усталость, ползучесть), а также твёрдость и износ вплоть до трещиностойкости.

Общая черта этих испытаний в том, что результат сообщается как СВОЙСТВО МАТЕРИАЛА. Предел текучести или твёрдость — не решение о соответствии; это числовые данные, с которыми будут сравниваться конструкция и стандарт продукта. Поэтому протоколы механических испытаний обычно служат исходными данными для инженерного решения, а не для утверждения продукта — выбор материала, коэффициент запаса, прогноз срока службы.

Различие между статическим и динамическим поведением — ключ к пониманию этой области. Деталь может казаться совершенно ненапряжённой под статической нагрузкой, но сломаться при повторной нагрузке; усталостное разрушение происходит при напряжениях значительно ниже предела текучести и не даёт предупреждения. Для вращающихся, вибрирующих или циклически нагружаемых деталей испытание на растяжение само по себе поэтому не является достаточным доказательством.

Условия испытания определяют результат, и это критично для читаемости отчёта: геометрия образца, скорость нагружения, температура, кондиционирование и схема захвата. Один и тот же материал даёт разные значения при разных условиях. В пластиках эффект скорости очень выражен, в металлах — эффект температуры; в композитах ориентация образца полностью меняет результат.

Твёрдость — наиболее неправильно используемое измерение в этой области. Поскольку она быстрая, почти неразрушающая и недорогая, её часто используют вместо прочности. Таблицы пересчёта твёрдости в прочность существуют, но они ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ и зависят от группы материала; использовать их как единственное доказательство при приёмке материала неправильно.

Область механики разрушения требует особой компетенции. Измерения трещиностойкости и скорости роста усталостной трещины позволяют рассчитать, как долго продержится растрескавшаяся конструкция; они являются основой проектирования, допускающего повреждения, в таких областях, как оборудование под давлением, авиационные конструкции и трубопроводы.

Группы методов в этой области

Статические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Получают предел текучести и прочность на растяжение, удлинение и модуль упругости.
Испытания на удар
Ударная вязкость по Шарпи и Изоду с надрезом; вязко-хрупкий переход материала определяется в зависимости от температуры.
Твердость
Бринелль, Виккерс, Роквелл, Шор и микротвёрдость. Ценно для глубины поверхностной обработки и локальных различий прочности.
Усталость
Осевая усталость с контролем силы и деформации, усталость при изгибе; кривые Вёлера (S-N) и предел выносливости.
Ползучесть и релаксация напряжений
Поведение под долговременной нагрузкой при высокой температуре; определяющий фактор для материалов котлов, турбин и оборудования под давлением.
Механика разрушения
Трещиностойкость в условиях плоской деформации, J-интеграл, CTOD и скорость роста усталостной трещины.
Износ и трение
Истирание по Табору и на вращающемся барабане, измерения коэффициента трения.

Часто путаемое в этой области

Расчёт прочности по твёрдости приблизителен; его нельзя использовать как единственное доказательство при приёмке материала.
Достаточная статическая прочность не подтверждает усталостную прочность; циклически нагружаемая деталь требует отдельного испытания.
Если скорость и температура испытания не указаны, результат нельзя сравнивать — особенно для полимеров и композитов.
Испытательный образец и реальная деталь могут давать разные значения; ориентация при формовании, линии спая и различия в обработке поверхности — всё это влияет на результат.
Значение прочности, указанное для композита без указания ориентации образца, не имеет смысла.
Аналоги ASTM и ISO измеряют одну и ту же величину, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Верификация конструкции и выбор материала
Входной контроль материалов и одобрение поставщика
Выполнение механических требований стандарта на продукцию
Анализ отказов, прогнозирование срока службы и расчёт живучести при повреждении
Проверка процессов термической и поверхностной обработки

Связанные тесты

Термомеханическая усталость: частые вопросы

В соответствии с каким стандартом изготовлен Термомеханическая усталость?

Термомеханическая усталость выполняется в области ISO 12111 и АСТМ Е2368. Предельные значения и критерии приемки, которые следует применять, определены в стандарте на продукцию; Версия, действующая для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе предложения.

К каким продуктам применяется Термомеханическая усталость?

В основном применяется к Компоненты выпускного коллектора и турбокомпрессора, Лопатки газовой турбины и детали камеры сгорания, Головка блока цилиндров двигателя и Высокотемпературные соединения труб. Входит ли ваш продукт в объем поставки, определяется путем изучения его технических характеристик и предполагаемого использования.

При каких условиях выполняется Термомеханическая усталость?

Определяющими параметрами являются: Температурный цикл — Нижняя и верхняя температура и скорость нагрева/охлаждения указаны в спецификации., Фазовые отношения — Синфазно или противофазно (фаза между механической деформацией и температурой) и Контроль деформации — Контроль общей или механической деформации. Полные условия приведены в разделе «Условия тестирования» на странице и различаются в зависимости от стандарта продукта.

Какой образец необходим для Термомеханическая усталость?

Полый или сплошной цилиндрический образец (для однородности температуры), Необходимо определить точки крепления термопары. и Качество отделки поверхности должно быть зафиксировано.. Количество образцов определяется в соответствии со стандартом на продукцию и объемом, о котором необходимо сообщить.

Сколько времени занимает Термомеханическая усталость?

Поскольку продолжительность цикла большая, на один экземпляр могут уйти несколько дней. Вся программа рассчитана на несколько недель. Эта продолжительность принадлежит самому эксперименту; Также оцениваются подготовка проб, организация очереди и отчетность. В предложении указан реалистичный график реализации вашего продукта.

Какой результат Термомеханическая усталость называется «подходящим»?

Критерий приемки указан в спецификации как минимальное количество циклов при определенном профиле цикла.