1 定义
疲劳试验机特点是可以实现高负荷、高频率、低消耗,从而缩短试验时间,降低试验费用。
疲劳试验机用于进行测定金属、合金材料及其构件(如操作关节、固接件、螺旋运动件等)在室温状态下的拉伸、压缩或拉压交变负荷的疲劳特性、疲劳寿命、预制裂纹及裂纹扩展试验。高频疲劳试验机在配备相应试验夹具后,可进行正弦载荷下的三点弯曲试验、四点弯曲试验、薄板材拉伸试验、厚板材拉伸试验、强化钢条拉伸试验、链条拉伸试验、固接件试验、连杆试验、扭转疲劳试验、弯扭复合疲劳试验、交互弯曲疲劳试验、CT试验、CCT试验、齿轮疲劳试验等。
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2 试验方法
疲劳试验是指通过金属材料实验测定金属材料的σ-1,绘制材料的S-N曲线,进而观察疲劳破坏现象和断口特征,进而学会对称循环下测定金属材料疲劳极限的方法。检测设备一般有疲劳试验机和游标卡尺。
在足够大的交变应力作用下,于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位,都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展,构件横截面逐步削弱,当达到一定限度时,构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象,称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料,当承受交变应力时,往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下,突然断裂。疲劳断口明显地分为两个区域:较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙的断裂区。裂纹形成后,交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合,相互挤压反复研磨,光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化,在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区,则是最后突然断裂形成的。统计数据表明,机械零件的失效,约有70%左右是疲劳引起的,而且造成的事故大多数是灾难性的。因此,通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。
3 分类
疲劳试验机根据试验频率可分为低频疲劳试验机、中频疲劳试验机、高频疲劳试验机、超高频疲劳试验机。频率低于30Hz的称为低频疲劳试验机,30-100Hz的称为中频疲劳试验机,100-300Hz的成为高频疲劳试验机,300Hz以上的成为超高频疲劳试验机。机械与液压式一般为低频,电机驱动一般为中频和低频,电磁谐振式为高频,气动式和声学式为超高频。
复合材料不可以用电磁式高频疲劳试验机进行疲劳试验,因为电磁式是采用电磁谐振原理驱动的,与试样的刚性有关,所以复合材料只能用电机驱动疲劳试验。
4 工作原理
高频疲劳试验机根据电磁谐振的原理工作,依靠电磁铁的震荡施加载荷,是载荷比较大20KN-300KN,频率80-250Hz测试时间短的首选。需要调频率,频率时固定几个档,根据使用客户的反馈,调频操作比较麻烦。
低频疲劳试验机根据电液伺服的原理工作,依靠液压作动缸的往复运动施加载荷,大载荷5KN-1000KN低频率0-10Hz的首选,一般建议在10Hz左右使用,更高的频率对于液压伺服阀、密封圈等等部件的摩擦损伤太大,后面的维护成本太高,不建议使用更高频率。如果不考虑维护成本,使用20Hz,30Hz也是可以的,只是液压疲劳试验机的寿命会受到重大的影响。
电机驱动疲劳试验机根据电场与磁场的关系,米力光国际贸易有限公司通过磁场的来回移动实现往复运动施加载荷,是小载荷20N-30KN,频率0-100Hz要求高的首选,频率随意可以设置。是小载荷,中频率的首选。
5 发展趋势