Articolo metodologico

Prova in modalità trazione-compressione ad ultrasuoni di fatica

DOI:

10.3791/57007

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7 marzo 2018

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1Division of Materials Research for Transport, University of Žilina, 2Department of Materials Engineering, University of Žilina

In questo articolo

Sommario

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Un protocollo per la prova della regione ciclo ad alta e altissima in modalità caricamento assiale di trazione-compressione ad ultrasuoni di fatica.

Abstract

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Prove di fatica ad ultrasuoni è uno dei pochi metodi che permettono indagando proprietà a fatica nella regione ciclo ultra-alta. Il metodo si basa sull'esposizione l'esemplare a vibrazioni longitudinali sulla propria frequenza di risonanza vicino a 20kHz. Con l'uso di questo metodo, è possibile ridurre notevolmente il tempo richiesto per il test, rispetto ai tradizionali dispositivi di prova solitamente lavorano a frequenze sotto i 200 Hz. Serve anche per simulare il carico di materiale durante il funzionamento in condizioni di alta velocità, come quelli sperimentati dai componenti di motori a reazione o auto turbo pompe. È necessario operare solo nella regione ciclo ad alta e altissima, dalla possibilità di tassi di deformazione estremamente elevate, che possono avere un'influenza significativa sui risultati dei test. Dimensioni e forma dei campioni devono essere attentamente selezionato e calcolato per soddisfare la condizione di risonanza del sistema ad ultrasuoni; così, non è possibile testare i componenti completo o esemplari di forma arbitraria. Prima di ogni prova, è necessario armonizzare l'esemplare con la frequenza del sistema ad ultrasuoni per compensare le deviazioni della forma reale da quello ideale. Non è possibile eseguire un test fino a una frattura totale del campione, dal momento che il test è terminato automaticamente dopo l'inizio e propagazione della cricca per una certa lunghezza, quando la rigidità del sistema cambia abbastanza per spostare il sistema fuori la risonanza frequenza. Questo manoscritto descrive il processo di valutazione della fatica dei materiali proprietà a fatica ad ultrasuoni ad alta frequenza di carico con uso di risonanza meccanica ad una frequenza vicino a 20kHz. Il protocollo comprende una descrizione dettagliata di tutti i passaggi necessari per un test corretto, compreso il campione disegno, calcolo dello stress, armonizzandosi con la frequenza di risonanza, eseguire il test e la frattura finale statico.

Introduzione

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Danni di affaticamento dei materiali strutturali sono fortemente connesso con l'industrializzazione e principalmente con l'uso del motore a vapore e locomotive a vapore per il trasporto ferroviario, dove sono stati utilizzati un sacco di componenti metallici, principalmente ferro basato e ha dovuto resistere a vari tipi di carico ciclico. Uno dei primi test è stato fatto da Albert (Germania 1829)1 saldati catene per paranchi di miniera. La frequenza di caricamento era 10 curve al minuto e il maximal test registrato ha raggiunto 100.000 cicli1di caricamento. Un altro importante lavoro è stato svolto da William Fairbairn n....

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Protocollo

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Nota: Geometria di ogni campione deve essere selezionato e calcolato secondo le proprietà fisiche e meccaniche del materiale testato, modo che ha una frequenza di risonanza identico come il sistema di test ad ultrasuoni.

1. determinazione dell'esemplare della prova di fatica dimensioni

Nota: La geometria del provino di trazione-compressione "clessidra" standard, con dimensioni principali definite, è illustrata nella Figura 1. Dimensioni d, S e r sono definiti dall'utente (indipendente), mentre l e L dimensioni devono....

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Risultati

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Risultati della prova di fatica includono il caricamento dello stress, numero di cicli, di carico e il carattere di terminazione di prova (frattura o eccentricità) può essere visto nella tabella 1, dove risultati di vita a fatica della 50CrMo4 estiguuto e temperato acciaio sono forniti. La più comune interpretazione dei risultati del test di vita di affaticamento è il cosiddetto S - trama di N (S - stress, N - numero di cicli), noto anche come trama di Wöhler. La dipenden.......

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Discussione

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Prove di fatica ad ultrasuoni è uno dei pochi metodi che consente di testare i materiali strutturali della regione ciclo ultra-alta. Tuttavia, l'esemplare forma e le dimensioni sono molto limitate rispetto alla frequenza di risonanza. Ad esempio, test di lamiere sottili nella modalità di caricamento assiale generalmente non è possibile. Inoltre, test di grandi esemplari di solito non è possibile, perché le macchine di collaudo non forniscono tale potere e richiederebbe la progettazione di uno speciale sistema ad ultrasuo.......

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Dichiarazioni

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Non abbiamo nulla di divulgare.

Ringraziamenti

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Il lavoro è stato supportato dai progetti: "Centro di ricerca dell'Università di Žilina - 2nd fase", ITMS 313011 011, Scientific Grant Agency del Ministero della pubblica istruzione, scienza e sport della Repubblica slovacca e Accademia slovacca delle scienze, concede n.: 1/0045 / 17, 17/0951/1 e 1/0123/15 e slovacco Research e Development Agency, concedere no. APVV-16-0276.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Dispositivo per prove di fatica ad ultrasuoniLasur-20kHz, utilizzato per le prove di fatica
Nyogel 783Nye Lubricants-Utilizzatocome gel acustico per il collegamento delle parti del sistema ad ultrasuoni
Software Win 20kLasur-Softwareper il funzionamento della macchina per prove di fatica Lasur

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Moore, H. F., Kommers, J. B. The fatigue of metals. , McGraw-Hill book company, inc. New York. 321(1927).
  2. Nicholas, T. High Cycle Fatigue: A Mechanics of Materials Perspective. , Elsevier Science. (2006).
  3. Schijve, J.

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Frequenza di risonanzaProgettazione del provinoCalcolo dello stressSintonizzazione armonicaInizio della cricca da faticaMicroscopia elettronica a scansioneFatica ad alto numero di cicliProve dei materialiSistema a ultrasuoni

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