高頻疲勞試驗(yàn)機(jī),是一種主要用于測定金屬及其合金材料在室溫狀態(tài)下的拉伸、壓縮或拉、壓交變負(fù)荷的疲勞性能試驗(yàn)的機(jī)器。
高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷、高頻率、低消耗,從而縮短試驗(yàn)時間,降低試驗(yàn)費(fèi)用。
疲勞試驗(yàn)機(jī)用于進(jìn)行測定金屬、合金材料及其構(gòu)件(如操作關(guān)節(jié)、固接件、螺旋運(yùn)動件等)在室溫狀態(tài)下的拉伸、壓縮或拉壓交變負(fù)荷的疲勞特性、疲勞壽命、預(yù)制裂紋及裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)。高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)在配備相應(yīng)試驗(yàn)夾具后,可進(jìn)行正弦載荷下的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)、四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)、薄板材拉伸試驗(yàn)、厚板材拉伸試驗(yàn)、強(qiáng)化鋼條拉伸試驗(yàn)、鏈條拉伸試驗(yàn)、固接件試驗(yàn)、連桿試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)、彎扭復(fù)合疲勞試驗(yàn)、交互彎曲疲勞試驗(yàn)、CT試驗(yàn)、CCT試驗(yàn)、齒輪疲勞試驗(yàn)等。
疲勞試驗(yàn)機(jī)
試驗(yàn)方法
高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)是指通過金屬材料實(shí)驗(yàn)測定金屬材料的σ-1,繪制材料的S-N曲線,進(jìn)而觀察疲勞破壞現(xiàn)象和斷口特征,進(jìn)而學(xué)會對稱循環(huán)下測定金屬材料疲勞極限的方法。檢測設(shè)備一般有疲勞試驗(yàn)機(jī)和游標(biāo)卡尺。
在足夠大的交變應(yīng)力作用下,于金屬構(gòu)件外形突變或表面刻痕或內(nèi)部缺陷等部位,都可能因較大的應(yīng)力集中引發(fā)微觀裂紋。分散的微觀裂紋經(jīng)過集結(jié)溝通將形成宏觀裂紋。已形成的宏觀裂紋逐漸緩慢地擴(kuò)展,構(gòu)件橫截面逐步削弱,當(dāng)達(dá)到一定限度時,構(gòu)件會突然斷裂。金屬因交變應(yīng)力引起的上述失效現(xiàn)象,稱為金屬的疲勞。靜載下塑性性能很好的材料,當(dāng)承受交變應(yīng)力時,往往在應(yīng)力低于屈服極限沒有明顯塑性變形的情況下,突然斷裂。
疲勞斷口明顯地分為兩個區(qū)域:較為光滑的裂紋擴(kuò)展區(qū)和較為粗糙的斷裂區(qū)。裂紋形成后,交變應(yīng)力使裂紋的兩側(cè)時而張開時而閉合,相互擠壓反復(fù)研磨,光滑區(qū)就是這樣形成的。載荷的間斷和大小的變化,在光滑區(qū)留下多條裂紋前沿線。至于粗糙的斷裂區(qū),則是zui后突然斷裂形成的。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,機(jī)械零件的失效,約有70%左右是疲勞引起的,而且造成的事故大多數(shù)是災(zāi)難性的。因此,通過實(shí)驗(yàn)研究金屬材料抗疲勞的性能是有實(shí)際意義的。
分類
疲勞試驗(yàn)機(jī)根據(jù)試驗(yàn)頻率可分為低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)、中頻疲勞試驗(yàn)機(jī)、高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)、超高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)。頻率低于30Hz的稱為低頻疲勞試驗(yàn)機(jī),30-100Hz的稱為中頻疲勞試驗(yàn)機(jī),100-300Hz的成為高頻疲勞試驗(yàn)機(jī),300Hz以上的成為超高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)。機(jī)械與液壓式一般為低頻,電機(jī)驅(qū)動一般為中頻和低頻,電磁諧振式為高頻,氣動式和聲學(xué)式為超高頻。
復(fù)合材料不可以用電磁式高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行疲勞試驗(yàn),因?yàn)殡姶攀绞遣捎秒姶胖C振原理驅(qū)動的,與試樣的剛性有關(guān),所以復(fù)合材料只能用電機(jī)驅(qū)動疲勞試驗(yàn)。
工作原理
高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)根據(jù)電磁諧振的原理工作,依靠電磁鐵的震蕩施加載荷,是目前載荷比較大20KN-300KN,頻率80-250HZ測試時間短的。需要調(diào)頻率,頻率時固定幾個檔,根據(jù)目前使用客戶的反饋,調(diào)頻操作比較麻煩。
低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)根據(jù)電液伺服的原理工作,依靠液壓作動缸的往復(fù)運(yùn)動施加載荷,大載荷5KN-1000KN低頻率0-10HZ的,一般建議在10HZ左右使用,更高的頻率對于液壓伺服閥、密封圈等等部件的摩擦損傷太大,后面的維護(hù)成本太高,不建議使用更高頻率。如果不考慮維護(hù)成本,使用20HZ,30HZ也是可以的,只是液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)的壽命會受到重大的影響。
電機(jī)驅(qū)動疲勞試驗(yàn)機(jī)根據(jù)電場與磁場的關(guān)系,通過磁場的來回移動實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動施加載荷,是小載荷20N-30KN,頻率0-100HZ要求高的,頻率隨意可以設(shè)置。是小載荷,中頻率的。
維護(hù)
不過,同樣是20KN的疲勞試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng),電機(jī)驅(qū)動疲勞試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)購買非常昂貴,但是液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)它有許多活動部件和密封件,維護(hù)費(fèi)用高。另外,其能源成本也很高,因?yàn)楸帽仨氝B續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),而且油被看作有害廢料,一旦污染就必須更換。由于傳動裝置和/或伺服閥的密封件摩擦,分辨率和保真度可能受到限制,而且傳動裝置的活動質(zhì)量非常高。在多軸應(yīng)用時由于摩擦,傳動裝置的側(cè)向負(fù)荷還會引起波形扭曲或密封件磨損。
高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)需要定期停機(jī)做一些維護(hù)
1、定期更換油路濾芯,清理變質(zhì)油電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)由于此次故障由液壓油中金屬污染造成,因此定期更換該系統(tǒng)油路中的濾芯,放掉濾油器中存油,可防止污物進(jìn)入伺服閥,有效的防止故障發(fā)生,延長伺服閥的運(yùn)行時間。力矩馬達(dá)和先導(dǎo)閥*浸泡在與回油相通的油液里,位置又處于管道的盲端,所以該處的油液幾乎不流動,易氧化變質(zhì),因此需定期放掉變質(zhì)的液壓油。
2、定期更換液壓油,加強(qiáng)液壓油的管理
液壓油在長期工作中會氧化焦化,并且液壓系統(tǒng)中的泵.閥、油缸等的磨損,會產(chǎn)生一些金屬屑,它們會降低液壓油的品質(zhì),造成故障。根據(jù)近幾年液壓油使用周期和油品化驗(yàn)結(jié)果,要每10個月更換一次液壓油,才能保證設(shè)備無計劃外停機(jī)。
3、定期更換伺服閥
有些故障的直接原因?yàn)榱伛R達(dá)被污染導(dǎo)致伺服閥動作不良,因此定期清洗、更換力矩馬達(dá)和先導(dǎo)閥,防止污染,從而杜絕故障發(fā)生。伺服閥的裝拆應(yīng)在盡可能干凈的環(huán)境中進(jìn)行,操作時應(yīng)先去掉接到伺服閥上的電氣信號,再卸掉液壓系統(tǒng)的壓力,然后拆下伺服閥。在干凈、相容的商用溶劑中清洗所有的零件,零件可以晾干或用軟氣管以潔凈、干燥的空氣吹干。清洗后的伺服閥,可以作為備件輪流使用,降低費(fèi)用。
4、定期更換密封圈定期檢查主機(jī)和油源處是否有漏油的地方,如發(fā)現(xiàn)有漏油,應(yīng)及時更換密封圈或組合墊。
5 定期更換濾芯液壓濾芯概述液壓濾芯應(yīng)用在液壓系統(tǒng)中,用于濾除系統(tǒng)中的顆粒雜物及橡膠雜質(zhì),保證液壓系統(tǒng)的清潔度,根據(jù)機(jī)器的使用情況及油的使用期限,定期更換吸油過濾器和濾芯。
比較:
1、干凈,不用擔(dān)心漏油等現(xiàn)象。
2、穩(wěn)定,不會因?yàn)樽枇Φ淖兓绊懺O(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
3、噪音低,傳統(tǒng)的液壓伺服必需把泵放的更遠(yuǎn),以減少噪音。
4、安裝維護(hù)簡單方便,不用經(jīng)常停機(jī)更換液壓油等等工作,后續(xù)的電機(jī)維護(hù)成本幾乎為零,但是液壓伺服的設(shè)備,使用頻率越高維護(hù)成本也越高,到了zui后因無法忍受高額的維護(hù)成本而減少設(shè)備的使用。
5、省電無需水源,使用成本低,一般電機(jī)的功率只有幾千瓦或幾百瓦。
6、安全,不用擔(dān)心高壓油管長時間的使用,老化了高壓油的泄漏而造成人身的安全影響。
7、使用壽命長,幾乎免維護(hù)的電機(jī)可以長時間不間斷的使用。