Τι είναι η Κυκλική κόπωση;
Η δοκιμή κυκλικής κόπωσης είναι μια δοκιμή κατά την οποία εφαρμόζεται επαναλαμβανόμενη φόρτιση ελεγχόμενη από καταπόνηση, αντί για ελεγχόμενη από καταπόνηση, και η συμπεριφορά του υλικού εξετάζεται γενικά στην περιοχή χαμηλού κύκλου κόπωσης. Οι βρόχοι υστέρησης καταγράφονται.
Σκοπός της Κυκλική κόπωση
Ο σκοπός είναι να προσδιοριστεί η διάρκεια ζωής και η συμπεριφορά σκλήρυνσης/μαλάκνωσης υπό επαναλαμβανόμενη φόρτιση υψηλού πλάτους όπου κυριαρχεί η πλαστική παραμόρφωση.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Κυκλική κόπωση;
- Εξαρτήματα στροβίλου που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες
- Συνδέσεις δοχείου πίεσης και σωλήνων
- Ανταλλακτικά κινητήρων αυτοκινήτων
- Συγκολλημένες δομικές λεπτομέρειες
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Κυκλική κόπωση;
Πρότυπα σχετικά με τη Κυκλική κόπωση
- ASTM E606
- ISO 12106
- ISO 12111
Συνθήκες της Κυκλική κόπωση
- Λειτουργία ελέγχου
- Ελεγχόμενο πλάτος ολικής παραμόρφωσης
- Κυματομορφή
- Γενικά τριγωνικό ή ημιτονοειδές, με σταθερό ρυθμό καταπόνησης
- Αναλογία καταπόνησης
- Re = εμin/εmax; τυπικά −1 (πλήρως αντίστροφα)
- Θερμοκρασία
- Θερμοκρασία δωματίου ή υψηλή θερμοκρασία σύμφωνα με τις προδιαγραφές
Εξοπλισμός για τη Κυκλική κόπωση
- Μηχανή σερβοϋδραυλικής δοκιμής
- Εκτατόμετρο υψηλής ακρίβειας
- Κλίβανος που θερμαίνεται με επαγωγή ή αντίσταση
- Σύστημα λήψης δεδομένων και υστέρησης-καταγραφής
Απαιτήσεις δείγματος για τη Κυκλική κόπωση
- Το δείγμα πρέπει να έχει γεωμετρία κατάλληλη για αξονική φόρτιση που να αποτρέπει τον λυγισμό
- Η επιφάνεια πρέπει να είναι γυαλισμένη και χωρίς υπολειπόμενες καταπονήσεις
- Συνιστώνται τουλάχιστον τρία δείγματα ανά επίπεδο στελέχους
- Πρέπει να προετοιμαστεί η περιοχή προσάρτησης του εκτασιόμετρου
Διάρκεια της Κυκλική κόπωση
Δεδομένου ότι ο αριθμός των κύκλων είναι χαμηλός, ένα μεμονωμένο δείγμα διαρκεί συνήθως ώρες. Το σύνολο για διαφορετικά επίπεδα στελέχους μπορεί να επεκταθεί σε αρκετές εβδομάδες.
Διαδικασία της Κυκλική κόπωση
- 1Το δείγμα μετράται και τοποθετείται αξονικά στο μηχάνημα.
- 2Το εκτατόμετρο έχει τοποθετηθεί και επαληθεύεται ο έλεγχος καταπόνησης.
- 3Εάν απαιτείται, η θερμοκρασία δοκιμής επιτυγχάνεται και σταθεροποιείται.
- 4Η επαναλαμβανόμενη φόρτιση ξεκινά στο καθορισμένο πλάτος παραμόρφωσης.
- 5Οι βρόχοι υστέρησης καταγράφονται. προσδιορίζεται ο βρόχος ημιζωής.
- 6Η φόρτιση συνεχίζει να σπάει και ο αριθμός των κύκλων καταγράφεται.
Κριτήρια αποδοχής της Κυκλική κόπωση
Το κριτήριο αποδοχής δίνεται στην προδιαγραφή ως ελάχιστος αριθμός κύκλων σε ένα καθορισμένο πλάτος παραμόρφωσης.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Το πλάτος τάσης και το πλάτος πλαστικής παραμόρφωσης εξάγονται από τον βρόχο υστέρησης του χρόνου ημιζωής. Η συμπεριφορά σκλήρυνσης ή αποσκλήρυνσης αξιολογείται ξεχωριστά.
Έκθεση της Κυκλική κόπωση
- Εφαρμόστηκε πρότυπο
- Πλάτος παραμόρφωσης, αναλογία και ρυθμός
- Θερμοκρασία δοκιμής
- Αριθμός κύκλων μέχρι το κάταγμα
- Βρόχοι υστέρησης και δεδομένα ημιζωής
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
- Πρότυπα σχεδιασμού εξαρτημάτων υψηλής θερμοκρασίας
Mekanik Testler — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Κυκλική 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 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 Κυκλική κόπωση
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του τεστ κόπωσης και του τεστ κυκλικής κόπωσης;
Το κλασικό τεστ κόπωσης είναι γενικά ελεγχόμενο από το στρες και υψηλού κύκλου. Η κυκλική κόπωση είναι ελεγχόμενη από την καταπόνηση και χαμηλού κύκλου, αντιπροσωπεύοντας συνθήκες όπου κυριαρχεί η πλαστική παραμόρφωση.