Ultrasonik yorgunluk gerginlik-sıkıştırma modunda test

Bu deneyin genel amacı, ultra yüksek döngü bölgesindeki malzemenin yorulma ömrünü değerlendirmektir. Bu yöntem, çalışma sırasında on milyon yükleme döngüsüne dayanması gereken metalik bileşenlerin güvenliği ve güvenilirliği ile ilgili önemli soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu teknik, numunenin her 20 kilohertz rezonans frekansında uzunlamasına titreşime sürülmesine dayanır, bu da saniyede yaklaşık 20.000 yükleme döngüsünün gerçekleştirildiği anlamına gelir.

Numuneyi belirli bir rezonans frekansında titreşime sokabilmek için, boyutu ve şekli rezonans durumuna göre dikkatli bir şekilde tasarlanmalıdır. Testler ultrasonik yorulma test cihazı ile yapılacaktır. Deney malzemesinin numuneleri, gerilim sıkıştırma testleri için standart kum saati geometrisine sahip olacak şekilde işlenmelidir.

Test numunesinin bu çizimi, ilgili boyutları etiketler. Malzeme parametrelerine ve test koşullarına göre kafa çapını, gösterge çapını ve gösterge yarıçapını seçin, bunlar ölçü uzunluğunu belirler. Kafa uzunluğu, numunenin toplam kütlesini tanımlar ve 20 kilohertz'de rezonans koşulunu yerine getirmek için hesaplanmalıdır.

Test cihazını hazırlayarak başlayın. Gerekli yer değiştirme aralığı için uygun bir sonotrot seçin. Bağlantı vidasını dibe ulaşana kadar sonotrotun içine vidalayın, ardından sonotrotun yüzüne az miktarda akustik jel sürün.

Ardından, sonotrotu piezoelektrik dönüştürücüye vidalayın. Ultrasonik sistem için bilgisayara geçin. Sistemin gerçek rezonans frekansını bulmak için kontrol yazılımını kullanın.

Şimdi numuneyi monte etmek için çalışın. Bağlantı vidasını dibe ulaşana kadar numunenin içine vidalayın, ardından numuneyi sonotrota vidalayın. Bu numune, bir sonraki rezonans frekansı ölçümü için uygun şekilde monte edilmiştir.

Şimdi numune ile sistemin rezonans frekansını bulmak için kontrol yazılımını kullanın. Rezonans frekansı sisteminkinden düşükse numuneyi değiştirmeye hazırlanın. Değişiklikler için bir torna tezgahı hazırlayın.

Ardından, numuneyi sonotrottan çıkarın, ardından kütlesini azaltmak için numuneyi bir torna tezgahına monte edin. Rezonans frekansını yükseltmek ve geometrisini korumak için numunenin her iki tarafından eşit kütleyi kaldırarak her kafada milimetrenin onda birini azaltmak için torna tezgahını kullanın. Bittiğinde, numuneyi sonotrota geri koyun.

Ardından, sistemin rezonans frekansını numune ile tekrar ölçün. Numuneyi sonotrottan çıkarmaya devam edin ve iki rezonans frekansı on hertz içinde olana kadar kütlesini azaltın. Numune çıkarılmış olarak test cihazında başlayın.

Bağlantı vidasının numunenin altına ulaştığından emin olun, ardından numunenin yüzüne az miktarda akustik jel sürün. Numuneyi sonotrota geri götürün ve yerine vidalayın. Bu su soğutmalı sistem için, suyun mastar uzunluğu boyunca düzgün bir şekilde akması için su nozullarını numunenin üst başlığına odaklayın.

Son olarak, piezoelektrik dönüştürücünün soğutma sistemini ayarlayın. Kontrol bilgisayarında teste başlayın. Test, numunede bir yorulma çatlağı başlatıldığında otomatik olarak sona erer.

Soğutma sistemlerini durdurun ve numuneyi sökün. Bu durumda olduğu gibi, numunenin yüzeyindeki çatlağı görmek çoğu zaman mümkündür. Numunedeki yorulma çatlağının başlatılması, ultrasonik sistemin sertliğinde bir değişikliğe neden olur ve bu da sistemi rezonans frekansından kaydırır, bu nedenle çatlak başladığında test doğal olarak sonlandırılır.

Yorulma çatlağı, testteki maksimum döngü sayısından önce başlamazsa, testin tükendiği ve güvenli yükleme genliğini sunduğu not edilir. Bu veriler Hardox 450, Strenx 700MC ve S355J2 olmak üzere üç farklı çelik içindir. Yükleme gerilimi dikey eksen boyuncadır.

Testin yükleme döngülerinin sayısı yatay eksen boyuncadır. Tüm testler, biri hariç, on ila onuncu döngüden önce kırılma ile sonuçlandı, veri noktası bir okla işaretlendi. Bu test tükenme olarak sonlandırıldı.

Bu taramalı elektron mikroskobu görüntüsü, yorulma çatlağı başlangıcı ve yayılması hakkında bilgi sağlar. Serbest yüzeyde yorulma çatlağı başladı. Ultrasonik sistem rezonanstan çıktığında çatlak ilerlemesi sona erdi ve test sona erdi.

Daha hafif alan, statik yükleme ile kırılmaya karşılık gelir. Numune, dördü temperlenmiş çelikte söndürülmüş 50 krom maliptinumdur. Bu, uygun olmayan bir soğutma işleminden sonra 50 krom maliptinum dört çelik numunenin yüzeyindeki bir boşluğun taramalı elektron mikroskobu görüntüsüdür.

Boşluklar, stres konsantrasyonu çentikleri olarak işlev görerek yorulma çatlağı başlatma sürecini hızlandırır. Bu yorulma testinin sonucu kabul edilemez. Bu taramalı elektron mikroskobu görüntüsü, bir AW7075 alüminyum alaşım numunesinin yorulma çatlağı yayılma alanına aittir.

Ok, yorulma çatlağı yayılma yönünü gösterir. Çatlak, transkristalin yorulma mekanizması ile yayılmıştır. Bu tekniğin temel avantajı, yıllarca süren çalışmayı sadece birkaç saat veya gün içinde simüle edebilmesidir.

Bir kez ustalaştıktan sonra, makinede uygun şekilde tasarlanmışsa numune yirmi dakika içinde uyumlu hale getirilebilir ve çalıştırılabilir. Bu prosedürü denerken, numunenin göstergesini doğru şekilde yoğun bir şekilde soğutmayı unutmamak önemlidir. Geliştirildikten sonra, bu teknik, yorgunluk alanındaki araştırmacıların ultra yüksek döngü bölgesini keşfetmelerinin yolunu açtı.

Bu videoyu izledikten sonra, ultrasonik yorulma test numunelerinin nasıl uyumlu hale getirileceğini, çalıştırılacağını ve soğutulacağını iyi anlamış olmalısınız. Ultrason ile çalışmanın kulaklar için son derece tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken her zaman kulak tıkacı gibi önlemler alınması gerektiğini unutmayın. Grubumuz, Profesör Otakar Bokuvka'nın araştırma çabalarımıza yaptığı katkılara teşekkür etmek ister.