Che cos'è Fatica ciclica?
La prova di fatica ciclica è una prova in cui vengono applicati carichi ripetuti controllati dalla deformazione, anziché dalla sollecitazione, e il comportamento del materiale viene esaminato generalmente nella regione di fatica a basso numero di cicli. Vengono registrati i cicli di isteresi.
Scopo di Fatica ciclica
Lo scopo è determinare la durata e il comportamento di indurimento/ammorbidimento sotto carichi ripetuti di elevata ampiezza in cui predomina la deformazione plastica.
A quali prodotti si applica Fatica ciclica?
- Componenti di turbine funzionanti ad alta temperatura
- Raccordi per recipienti a pressione e tubi
- Parti di motori automobilistici
- Dettagli strutturali saldati
In quali settori si utilizza Fatica ciclica?
Norme relative a Fatica ciclica
- ASTM E606
- ISO 12106
- ISO12111
Condizioni di Fatica ciclica
- Modalità di controllo
- Controllo dell'ampiezza della deformazione totale
- Forma d'onda
- Generalmente triangolare o sinusoidale, a velocità di deformazione costante
- Rapporto di deformazione
- Rε = εmin/εmax; tipicamente −1 (completamente invertito)
- Temperatura
- Temperatura ambiente o temperatura elevata secondo le specifiche
Apparecchiatura per Fatica ciclica
- Macchina di prova servoidraulica
- Estensimetro ad alta precisione
- Forno riscaldato ad induzione o resistenza
- Sistema di acquisizione dati e registrazione dell'isteresi
Requisiti del campione per Fatica ciclica
- Il provino deve avere una geometria adatta al carico assiale che prevenga l'instabilità
- La superficie deve essere lucida e priva di tensioni residue
- Si consigliano almeno tre campioni per livello di ceppo
- La zona di attacco dell'estensimetro deve essere preparata
Durata di Fatica ciclica
Poiché il numero di cicli è basso, un singolo campione richiede generalmente ore; il totale per diversi livelli di deformazione può estendersi a diverse settimane.
Procedura di Fatica ciclica
- 1Il campione viene misurato e montato assialmente nella macchina.
- 2Viene montato l'estensimetro e viene verificato il controllo della deformazione.
- 3Se necessario, la temperatura di prova viene raggiunta e stabilizzata.
- 4Il carico ripetuto viene avviato all'ampiezza della deformazione definita.
- 5Vengono registrati i cicli di isteresi; viene determinato il ciclo di emivita.
- 6Il carico continua a fratturarsi e viene registrato il numero di cicli.
Criteri di accettazione di Fatica ciclica
Il criterio di accettazione è indicato nelle specifiche come un numero minimo di cicli ad un'ampiezza di deformazione specifica.
Valutazione dei risultati
L'ampiezza dello stress e l'ampiezza della deformazione plastica vengono estratte dal ciclo di isteresi del tempo di dimezzamento. Il comportamento di indurimento o rammollimento viene valutato separatamente.
Rapporto di Fatica ciclica
- Norma applicata
- Ampiezza, rapporto e velocità della deformazione
- Provare la temperatura
- Numero di cicli fino alla frattura
- Cicli di isteresi e dati di emivita
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
- Standard di progettazione dei componenti ad alta temperatura
Mekanik Testler — Cosa copre questo ambito di prova?
La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Fatica ciclica; 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
Test correlati
Domande frequenti su Fatica ciclica
Qual è la differenza tra la prova di fatica e la prova di fatica ciclica?
La prova di fatica classica è generalmente a stress controllato e ad alto numero di cicli. La fatica ciclica è controllata dalla deformazione e a basso ciclo, e rappresenta condizioni in cui predomina la deformazione plastica.