Was ist ein Gerät zur Ermüdungsprüfung für Metalle?
Ein Gerät zur Ermüdungsprüfung für Metalle ist ein Gerät, das den Grad der Leistung prüft, der auftritt, wenn ein Teil oder Produkt aus Metall wiederholt belastet wird.
Wird beispielsweise ein Metallstück einmal belastet, tritt keine Veränderung ein, aber wenn die Belastung wiederholt angewendet wird, entstehen kleine Risse in dem Metallstück. Wenn diese sich häufen, wird das Stück spröde und schließlich zerstört. Dieses Phänomen der Versprödung wird als Ermüdung bezeichnet, und die Grenze, bei der ein Bruch auftritt, heißt Ermüdungsgrenze.
Versagen ist ein Phänomen, das auftritt, wenn ein Produkt einen bestimmten Vorgang wiederholt, auch wenn die Spannung unter der für das Produkt angenommenen zulässigen Spannung liegt. Da die Ermüdung eine der Hauptursachen für das Versagen eines Produkts ist, ist sie ein wichtiges Prüfkriterium in vielen Entwicklungsphasen.
Anwendungen von Geräten zur Ermüdungsprüfung für Metalle
Geräte zur Ermüdungsprüfung für Metalle werden in den Prüf- und Konstruktionsphasen einer Vielzahl von Produkten eingesetzt, von Produkten, die Vibrationen, Rotation und wiederholten Belastungen ausgesetzt sind, bis hin zu den in diesen Produkten verwendeten Komponenten und den in diesen Komponenten verwendeten Materialien. Bei der Auswahl eines Geräts zur Ermüdungsprüfung für Metalle ist es notwendig, die Ermüdung zu berücksichtigen, die in dem Produkt auftreten kann, und ein Gerät auszuwählen, das für diese Ermüdung geeignete Prüfungen durchführen kann. Da Ermüdungsprüfungen oft teuer und groß sind, ist es außerdem sinnvoll, Ermüdungsprüfungen bei einer externen Quelle zu bestellen.
Funktionsweise der Geräte zur Ermüdungsprüfung für Metalle
Es gibt verschiedene Arten von Geräten zur Ermüdungsprüfung für Metalle, je nach Prüfverfahren, mit denen verschiedene Ermüdungsfaktoren überprüft werden. In diesem Abschnitt werden die verschiedenen Geräte zur Ermüdungsprüfung für Metalle und die Funktionsweisen der Prüfmaschinen beschrieben. Zu den Ermüdungsprüfungsarten gehören Zug-, Biege-, Schlag-, Torsions-, Rotations- und elektrische Prüfungen.
Hier werden die typischen Zug-/Druck-Ermüdungsprüfung, Biege-Ermüdungsprüfung und Torsions-Ermüdungsprüfung erläutert.
1. Zug- und Druckermüdungsversuche
Zug- und Druckermüdungsversuche werden an dem zu prüfenden Metallwerkstoff, Bauteil oder Produkt durchgeführt. Bei der Zugermüdungsprüfung werden zwei Punkte am Prüfobjekt befestigt und in regelmäßigen Abständen eine Zugkraft aufgebracht.
Bei der Druckermüdungsprüfung hingegen werden zyklische Druckkräfte von zwei Seiten aufgebracht. Die Prüfzeit kann je nach Größe und Zyklus der aufgebrachten Zug- und Druckkräfte angepasst werden.
2. Biegeermüdungsprüfung
Es gibt zwei Arten von Biegeermüdungsversuchen: den ebenen Biegeermüdungsversuch und den Umlaufbiegeermüdungsversuch. Der Ermüdungsversuch in der Ebene wird sowohl an metallischen als auch an plastischen Werkstoffen durchgeführt. Der Test wird durchgeführt, indem die beiden zu prüfenden Punkte fixiert und wiederholt eine Biegekraft aufgebracht wird.
Sie wird bei Produkten angewendet, die wiederholten Biegekräften ausgesetzt sind, wie z. B. Kompressorschaufeln. Bei der Rotationsbiegeprüfung wird eine runde, stabförmige Probe gedreht und mit einer Biegekraft beaufschlagt. Sie wird insbesondere bei Automobilteilen verwendet, die von einem Motor angetrieben werden.
3. Torsionsermüdungsprüfung
Bei der Torsionsermüdungsprüfung wird die Ermüdung geprüft, die durch die Fixierung von zwei zu prüfenden Punkten und deren wiederholte Verdrehung verursacht wird. Sie wird an Motoren, Turbinen, Verbrennungsmotoren usw. oder an den Wellen, die deren Drehmoment übertragen, durchgeführt.
Da die Ergebnisse dieser Prüfungen durch Temperatur- und Umweltbedingungen beeinflusst werden können, werden die Prüfungen auch in Kombination mit Konstanttemperatur- oder Umweltkammern durchgeführt. Neben der mechanischen Ermüdungsprüfung gibt es auch Prüfgeräte, die die durch Wärme verursachte Ermüdung, die so genannte thermische Ermüdung, durch wiederholtes Aufheizen und Abkühlen unter Hinzufügen von Temperaturzyklen messen.
Weitere Informationen über Geräte zur Ermüdungsprüfung für Metalle
Energiequellen für Geräte zur Ermüdungsprüfung für Metalle
Geräte zur Ermüdungsprüfung für Metalle können nach der Energiequelle in drei Typen eingeteilt werden: mechanische Typen, die einen Motor als Antriebsquelle verwenden; Vibrations-Typen, die auf einer Vibrationsquelle basieren; und hydraulische Typen, die durch hydraulischen Druck betrieben werden.
1. Mechanischer Typ
Der mechanische Typ nutzt einen Mechanismus, um eine hin- und hergehende oder rotierende Bewegung zu erzeugen und führt eine kontinuierliche Bewegung aus. Der Vorteil dieses Typs besteht darin, dass es einfach ist, eine auf die Prüfanwendung zugeschnittene Ausrüstung zu schaffen, und dass viele handelsübliche Maschinen zur Verfügung stehen, die die Standardprüfspezifikationen erfüllen.
Darüber hinaus können verschiedene Arten von Prüfmaschinen hergestellt werden, wie z. B. Rotationsmaschinen und kombinierte Maschinen, die Rotations- und Linearbewegungen kombinieren, und können in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden.
2. Vibrationsmaschinen-Typ
Der Vibrations-Typ ist eine Prüfmaschine mit einer vibrierenden Betriebsquelle, z. B. einer elektromagnetischen Spule. Der Vorteil ist, dass die Betriebsfrequenz hoch eingestellt werden kann, obwohl die Amplitude nicht groß sein kann. Die erforderliche Anzahl von Wiederholungen kann daher schnell erreicht und die Prüfzeit verkürzt werden.
3. Hydraulischer Typ
Die hydraulischen Typen arbeiten mit einer Hydraulikquelle und Hydraulikzylindern und zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, hohe Lasten aufzubringen. Einige sind auch in der Lage, hochfrequente Schwingungen zu erzeugen, die als hydraulische Servos bezeichnet werden.