ما هو الكلال منخفض الدورات؟
في اختبار التعب ذو الدورة المنخفضة، يتم تطبيق التحميل المتكرر الذي يتم التحكم فيه بالسلالة والذي يتضمن سلالة بلاستيكية على العينة. يتم تسجيل حلقة الإجهاد والانفعال (التباطؤ) في كل دورة. عادة ما تكون الحياة في حدود عشرات الآلاف من الدورات أو أقل.
الغرض من الكلال منخفض الدورات
والغرض من ذلك هو تحديد سلوك المادة تحت التحميل المتكرر في المنطقة البلاستيكية (التصلب الدوري أو التليين) وعمرها. يتم استخدامه للأجزاء التي تتعرض لعدد صغير من دورات التحميل الشديدة، مثل الدورات الحرارية، ودورات الإقلاع والهبوط، ودورات التحميل الثقيل.
على أي منتجات يُطبَّق الكلال منخفض الدورات؟
- أقراص وشفرات التوربينات
- أوعية الضغط ووصلات الأنابيب
- مكونات المحرك
- المعدات النووية ومحطات الطاقة
- تفاصيل هيكلية ملحومة
في أي قطاعات يُستخدم الكلال منخفض الدورات؟
المواصفات المتعلقة بـ الكلال منخفض الدورات
- ISO 12106 (المواد المعدنية — اختبار الكلال المحوري المتحكم فيه)
- ASTM E606 (اختبار التعب الذي يتم التحكم فيه بالإجهاد)
- ASTM E2207 (التعب الالتوائي المحوري)
- ISO 12111 (الإجهاد الميكانيكي الحراري الذي يتم التحكم فيه بالإجهاد)
شروط الكلال منخفض الدورات
- يتحكم
- إجمالي سعة السلالة التي تسيطر عليها
- نسبة السلالة
- من المواصفات؛ عادة ما يتم عكسها بالكامل
- الموجي ومعدل
- محددة في المعيار؛ يُذكر بشكل منفصل في حالة تطبيق تأثيرات درجة الحرارة
- الكميات المقاسة
- حلقات التباطؤ، الاستجابة للإجهاد الدوري، دورات الفشل
جهاز الكلال منخفض الدورات
- نظام اختبار الحلقة المغلقة المؤازرة الهيدروليكية
- مقياس التمدد عالي الدقة
- فرن التسخين أو نظام الحث (للاختبارات الساخنة)
- نظام الحصول على البيانات عالي السرعة
- أداة التحقق من المحاذاة
متطلبات العينة لـ الكلال منخفض الدورات
- يجب أن تتوافق هندسة العينة وجودة السطح مع المعيار.
- ويجب اختيار تصميم نموذجي يمنع التواء الضغط.
- يجب التأكد من أن حواف سكين مقياس الامتداد لا تحدد العينة.
- هناك حاجة إلى عينة منفصلة لكل مستوى سلالة.
- في الاختبارات الساخنة، يجب قياس درجة حرارة العينة مباشرة على العينة.
مدة الكلال منخفض الدورات
ولأن الحياة قصيرة، فإن اختبار العينة الواحدة يكون في حدود ساعات. وبما أن هناك حاجة إلى العديد من العينات في مستويات سلالة مختلفة، فإن الدراسة الشاملة تمتد لعدة أيام؛ تضيف أوقات التسخين إلى ذلك عند درجة حرارة عالية.
إجراء الكلال منخفض الدورات
- 1يتم تشكيل العينة وقياسها وتركيبها في الجهاز.
- 2يتم وضع مقياس التمدد على طول مقياس العينة.
- 3تم ضبط سعة السلالة والشكل الموجي.
- 4يبدأ التحميل الدوري ويتم تسجيل حلقات التباطؤ.
- 5تتم مراقبة التغيير في الاستجابة للضغط الدوري.
- 6يتم إنهاء الاختبار عند انخفاض الحمل المحدد أو الكسر.
- 7يتم اشتقاق منحنى الإجهاد والانفعال الدوري وبيانات الحياة.
معايير قبول الكلال منخفض الدورات
يحدد معيار الطريقة كيفية إجراء الاختبار، وليس ما يجب أن تكون عليه النتيجة. يأتي حد القبول من معيار المواد أو مواصفات المنتج أو الرسم الفني للعميل؛ وبالتالي فإن هذه الصفحة لا تعطي أي حد رقمي.
تقييم النتائج
يتم تقييم النتائج على أنها العلاقة بين سعة السلالة والحياة وعادةً ما يتم تصميمها عن طريق فصل المكونات المرنة والبلاستيكية. يتم الإبلاغ عن سلوك التصلب أو التليين الدوري بشكل منفصل ويستخدم مباشرة في حسابات التصميم.
تقرير الكلال منخفض الدورات
- تحديد العينة ونوع المادة ورقم الدفعة/الصب، إن وجد
- هندسة العينة وأبعادها وطريقة تحضيرها
- تطبق الشروط القياسية والاختبارية
- اختبار درجة الحرارة والظروف المحيطة
- القيم المقاسة والكميات المحسوبة
- صور سطح الكسر أو المسافة البادئة (حيثما ينطبق ذلك)
- عدم اليقين في القياس (إذا طلب ذلك)
- إقرار بأن النتيجة تنطبق فقط على العينة المقدمة للاختبار
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- EN 10204 (وثائق التفتيش للمنتجات المعدنية)
- الاتحاد الأوروبي 305/2011 لائحة منتجات البناء (للمنتجات المستخدمة في البناء)
- يتم تطبيق المعايير المنسقة وفقًا لعائلة المنتجات
Mekanik Testler — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار الكلال منخفض الدورات؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تقيس الاختبارات الميكانيكية كيفية تصرف مادة أو قطعة تحت القوة. وتمتد العائلة من الحمل الساكن (الشد والانضغاط والانحناء) إلى السلوك المرتبط بالزمن (الإجهاد والزحف)، ومن الصلادة والتآكل إلى متانة الكسر.
القاسم المشترك بين هذه الاختبارات هو أن النتيجة تُبلَّغ كخاصية للمادة. فمقاومة الخضوع أو الصلادة ليست قرار مطابقة؛ بل بيانات رقمية سيقارن بها التصميم ومعيار المنتج. لذا تكون تقارير الاختبار الميكانيكي عادة مدخلًا لقرار هندسي لا لاعتماد منتج — اختيار المادة، معامل الأمان، تقدير العمر.
التمييز بين السلوك الساكن والديناميكي هو مفتاح فهم هذا الميدان. فقد تبدو قطعة غير مجهدة تمامًا تحت حمل ساكن لكنها تنكسر تحت حمل متكرر؛ ويحدث كسر الإجهاد عند إجهادات أقل بكثير من مقاومة الخضوع ودون سابق إنذار. لذا لا يكفي اختبار الشد وحده كدليل للقطع الدوارة أو المهتزة أو الخاضعة لحمل دوري.
تحدد ظروف الاختبار النتيجة، وهذا أمر حاسم لوضوح التقرير: هندسة العينة وسرعة التحميل ودرجة الحرارة والتكييف وترتيب القبض. وتعطي المادة نفسها قيمًا مختلفة في ظروف مختلفة. وفي اللدائن يكون تأثير السرعة واضحًا جدًا، وفي المعادن تأثير درجة الحرارة؛ أما في المركبات فيغيّر اتجاه العينة النتيجة تمامًا.
الصلادة هي القياس الأكثر إساءة استخدام في هذا الميدان. ونظرًا لكونها سريعة وشبه غير متلفة ورخيصة، تُستخدم غالبًا بدلًا من المقاومة. وتوجد جداول تحويل من الصلادة إلى المقاومة لكنها تقريبية وتعتمد على فئة المادة؛ واستخدامها كدليل وحيد في قبول المواد خطأ.
يتطلب جانب ميكانيكا الكسر كفاءة خاصة. وتتيح قياسات متانة الكسر ومعدل نمو تشقق الإجهاد حساب المدة التي ستصمد فيها بنية متشققة؛ وهي أساس تصميم تحمل الضرر في مجالات مثل معدات الضغط وهياكل الطائرات وخطوط الأنابيب.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الساكنة
الشد والانضغاط والانحناء والقص والالتواء. وتُستخرج مقاومة الخضوع ومقاومة الشد والاستطالة ومعامل المرونة.
اختبارات الصدم
صدم شاربي وإيزود المُشقوق؛ ويُحدَّد سلوك انتقال المادة من الهش إلى المطاوع بحسب درجة الحرارة.
صلابة
برينل وفيكرز وروكويل وشور والصلادة الدقيقة. وهي مفيدة لعمق المعالجة السطحية والاختلافات المحلية في المقاومة.
الإجهاد (كلال)
إجهاد محوري مضبوط بالقوة والانفعال، إجهاد الانحناء؛ منحنيات S-N وحد التحمل.
الزحف واسترخاء الإجهاد
السلوك تحت الحمل طويل الأمد عند درجة حرارة عالية؛ وهو حاسم في مواد الغلايات والتوربينات ومعدات الضغط.
ميكانيكا الكسر
متانة الكسر بالانفعال المستوي والتكامل J وCTOD ومعدل نمو تشقق الإجهاد.
التآكل والاحتكاك
تآكل تابر والأسطوانة الدوارة، وقياسات معامل الاحتكاك.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- حساب المقاومة من الصلادة تقريبي؛ ولا يمكن استخدامه كدليل وحيد في قبول المواد.
- لا تُثبت المقاومة الساكنة الكافية مقاومة الإجهاد؛ وتتطلب القطعة الخاضعة لحمل دوري اختبارًا منفصلًا.
- إذا لم يُذكر معدل الاختبار ودرجة الحرارة، فلا يمكن مقارنة النتيجة — خصوصًا في البوليمرات والمواد المركبة.
- قد لا تعطي عينة الاختبار والجزء الفعلي القيمة نفسها؛ فاتجاه القولبة وخطوط اللحام والاختلافات في المعالجة السطحية كلها لها تأثير.
- قيمة المقاومة المذكورة لمادة مركبة دون تحديد اتجاه العينة لا معنى لها.
- تقيس نظيرتا ASTM وISO الكمية نفسها لكنهما تستخدمان هندسة عينة مختلفة؛ ولا تُعامل النتائج على أنها متكافئة تمامًا.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من التصميم واختيار المواد
- فحص المواد الواردة واعتماد المورد
- تلبية المتطلبات الميكانيكية لمعيار المنتج
- تحليل الأعطال والتنبؤ بالعمر وحساب تحمل الضرر
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول الكلال منخفض الدورات
لماذا يتم التحكم في السلالة؟
عندما تهيمن السلالة البلاستيكية، يؤدي التحميل المتحكم فيه بالإجهاد إلى استطالة تراكمية في العينة ويصبح الاختبار غير متحكم فيه. التحكم في الضغط يحافظ على استقرار الدورة.
هل يمكن دمج النتيجة مع بيانات الدورة العالية؟
ويعتمد النظامان على آليات مختلفة، ولكن توجد نماذج حياة تستخدم كليهما معًا في التصميم. ويتطلب الجمع بينهما أن يتم قياس كلا النظامين بطرق خاصة بهما.