Τι είναι η Θερμομηχανική κόπωση;
Η δοκιμή θερμομηχανικής κόπωσης είναι μια δοκιμή στην οποία η μηχανική καταπόνηση και ένας κύκλος θερμοκρασίας εφαρμόζονται ταυτόχρονα, σε μια σχέση ελεγχόμενης φάσης. Αντιπροσωπεύει την πραγματική κατάσταση φόρτωσης των εξαρτημάτων που λειτουργούν μέσω θέρμανσης και ψύξης.
Σκοπός της Θερμομηχανική κόπωση
Ο σκοπός είναι να προσδιοριστεί η επίδραση στη διάρκεια ζωής των τάσεων που προκύπτουν από τη θερμική διαστολή σε εξαρτήματα των οποίων η θερμοκρασία λειτουργίας ποικίλλει.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Θερμομηχανική κόπωση;
- Στοιχεία πολλαπλής εξαγωγής και στροβιλοσυμπιεστή
- Λεπίδα αεριοστροβίλου και μέρη καυστήρα
- Κυλινδροκεφαλή κινητήρα
- Αρμοί σωλήνων υψηλής θερμοκρασίας
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Θερμομηχανική κόπωση;
Πρότυπα σχετικά με τη Θερμομηχανική κόπωση
- ISO 12111
- ASTM E2368
Συνθήκες της Θερμομηχανική κόπωση
- Κύκλος θερμοκρασίας
- Η χαμηλότερη και η ανώτερη θερμοκρασία και ο ρυθμός θέρμανσης/ψύξης ορίζονται στις προδιαγραφές
- Σχέση φάσης
- Σε φάση ή εκτός φάσης (η φάση μεταξύ μηχανικής καταπόνησης και θερμοκρασίας)
- Έλεγχος καταπόνησης
- Ελεγχόμενη ολική ή μηχανική καταπόνηση
- Διάρκεια κύκλου
- Ορίζεται ότι περιλαμβάνει περιόδους θέρμανσης, παραμονής και ψύξης
Εξοπλισμός για τη Θερμομηχανική κόπωση
- Σερβοϋδραυλικό σύστημα δοκιμής TMF
- Επαγωγική θέρμανση και εξαναγκασμένη ψύξη
- Εκτενσόμετρο υψηλής θερμοκρασίας
- Σύστημα μέτρησης θερμοκρασίας πολλαπλών καναλιών
Απαιτήσεις δείγματος για τη Θερμομηχανική κόπωση
- Κοίλο ή συμπαγές κυλινδρικό δείγμα (για ομοιομορφία θερμοκρασίας)
- Πρέπει να καθοριστούν τα σημεία στερέωσης του θερμοστοιχείου
- Η ποιότητα του φινιρίσματος της επιφάνειας πρέπει να καταγράφεται
- Ο αριθμός των δειγμάτων καθορίζεται στην προδιαγραφή
Διάρκεια της Θερμομηχανική κόπωση
Επειδή η διάρκεια του κύκλου είναι μεγάλη, ένα μόνο δείγμα μπορεί να πάρει μέρες. Το όλο πρόγραμμα εκτείνεται σε αρκετές εβδομάδες.
Διαδικασία της Θερμομηχανική κόπωση
- 1Το δείγμα προετοιμάζεται και τοποθετούνται θερμοστοιχεία.
- 2Καθορίζεται το προφίλ θερμοκρασίας και κύκλου παραμόρφωσης.
- 3Η σχέση φάσης ορίζεται και το σύστημα σταθεροποιείται.
- 4Ξεκινά η ταυτόχρονη θερμοκρασία και μηχανική ανακύκλωση.
- 5Το στρες-παραμόρφωση και η θερμοκρασία καταγράφονται σε κάθε κύκλο.
- 6Συνεχίζει να σπάει ή τον καθορισμένο αριθμό κύκλων.
Κριτήρια αποδοχής της Θερμομηχανική κόπωση
Το κριτήριο αποδοχής δίνεται στην προδιαγραφή ως ελάχιστος αριθμός κύκλων στο καθορισμένο προφίλ κύκλου.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Η αλλαγή στην απόκριση στρες με την ανακύκλωση, η έναρξη της ρωγμής και η επίδραση της οξείδωσης αξιολογούνται μαζί. Οι συνθήκες εκτός φάσης δίνουν γενικά μικρότερη διάρκεια ζωής.
Έκθεση της Θερμομηχανική κόπωση
- Εφαρμόστηκε πρότυπο
- Προφίλ θερμοκρασίας και σχέση φάσης
- Πλάτος καταπόνησης και λειτουργία ελέγχου
- Αριθμός κύκλων και τοποθεσία ζημιάς
- Καταγραφές καταπόνησης-καταπόνησης και θερμοκρασίας
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 σχεδιασμού εξαρτημάτων υψηλής θερμοκρασίας
- Πρότυπα εξαρτημάτων εξάτμισης OEM αυτοκινήτου
Mekanik Testler — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Θερμομηχανική 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 Θερμομηχανική κόπωση
Σύμφωνα με ποιο πρότυπο κατασκευάζεται το Θερμομηχανική κόπωση;
Το Θερμομηχανική κόπωση εκτελείται στο πεδίο ISO 12111 και ASTM E2368. Οι οριακές τιμές και τα κριτήρια αποδοχής που πρέπει να εφαρμόζονται ορίζονται στο πρότυπο προϊόντος. Η έκδοση που ισχύει για το προϊόν σας επιβεβαιώνεται γραπτώς στο στάδιο της προσφοράς.
Σε ποια προϊόντα ισχύει το Θερμομηχανική κόπωση;
Εφαρμόζεται κυρίως στο Στοιχεία πολλαπλής εξαγωγής και στροβιλοσυμπιεστή, Λεπίδα αεριοστροβίλου και μέρη καυστήρα, Κυλινδροκεφαλή κινητήρα και Αρμοί σωλήνων υψηλής θερμοκρασίας. Το εάν το προϊόν σας περιλαμβάνεται στο πεδίο εφαρμογής καθορίζεται εξετάζοντας τις τεχνικές προδιαγραφές και την προβλεπόμενη χρήση του.
Υπό ποιες συνθήκες γίνεται το Θερμομηχανική κόπωση;
Οι καθοριστικές παράμετροι είναι: Κύκλος θερμοκρασίας — Η χαμηλότερη και η ανώτερη θερμοκρασία και ο ρυθμός θέρμανσης/ψύξης ορίζονται στις προδιαγραφές, Σχέση φάσης — Σε φάση ή εκτός φάσης (η φάση μεταξύ μηχανικής καταπόνησης και θερμοκρασίας) και Έλεγχος καταπόνησης — Ελεγχόμενη ολική ή μηχανική καταπόνηση. Οι πλήρεις όροι βρίσκονται στην ενότητα "Προϋποθέσεις δοκιμής" στη σελίδα και διαφέρουν ανάλογα με το πρότυπο του προϊόντος.
Τι είδους δείγμα χρειάζεται για το Θερμομηχανική κόπωση;
Κοίλο ή συμπαγές κυλινδρικό δείγμα (για ομοιομορφία θερμοκρασίας), Πρέπει να καθοριστούν τα σημεία στερέωσης του θερμοστοιχείου και Η ποιότητα του φινιρίσματος της επιφάνειας πρέπει να καταγράφεται. Ο αριθμός των δειγμάτων προσδιορίζεται σύμφωνα με το πρότυπο προϊόντος και το πεδίο που πρέπει να αναφερθεί.
Πόσος χρόνος διαρκεί το Θερμομηχανική κόπωση;
Επειδή η διάρκεια του κύκλου είναι μεγάλη, ένα μόνο δείγμα μπορεί να πάρει μέρες. Το όλο πρόγραμμα εκτείνεται σε αρκετές εβδομάδες. Αυτή η διάρκεια ανήκει στο ίδιο το πείραμα. Η προετοιμασία του δείγματος, η ουρά και η αναφορά αξιολογούνται επίσης. Ένα ρεαλιστικό χρονοδιάγραμμα για το προϊόν σας δίνεται στην προσφορά.
Ποιο είναι το αποτέλεσμα του Θερμομηχανική κόπωση που ονομάζεται "κατάλληλο";
Το κριτήριο αποδοχής δίνεται στην προδιαγραφή ως ελάχιστος αριθμός κύκλων στο καθορισμένο προφίλ κύκλου.