超聲波疲勞試驗機
產品型號: USF-2000A
USF-2000A島津超聲波疲勞試驗機采用壓電元件產生的20kHz振動波形,經放大后加載到試樣上,實現高速度的疲勞試驗。能測試通常難度很大的10^9、10^10次的疲勞強度,可在約10分鐘內生成10^7次的數據[1]。
滿足GB/T 43896-2024《金屬材料 超高周疲勞 超聲疲勞試驗方法》的測試方法。適合單端軸向受激振動、應力比R=-1的超高周疲勞試驗。
近年來,超高周次承載部件越來越多,金屬材料超高周疲勞測試需求與日俱增,超聲疲勞方法是完成超高周疲勞的有效手段之一。相比高周疲勞,超聲疲勞由于試驗頻率大幅提高,試樣尺寸設計、應力控制等都和高周疲勞不同,已不適宜采用高周疲勞試驗標準。
通常認定如果循環次數大于10^7,樣品就不會斷裂,所以所有的工業品必須在這個疲勞極限以下進行設計,盡管如此,事故仍可能發生。
隨著工業技術的發展,許多金屬零件的設計疲勞壽命逐漸增加,金屬材料的高周疲勞行為已成為一項研究重點。金屬疲勞是指機器、車輛或結構件的金屬零件因反復施加應力或載荷而引起的弱化狀態最終導致斷裂的現象。因此,為了確保機器、車輛等的質量,需要對其零件進行疲勞檢測。
超聲波疲勞試驗是一種共振式的疲勞試驗方法,通過壓電原件產生20kHz振動波形,經放大后加載到樣品上,實現高速度的疲勞試驗,可快速地檢測各種工業材料的疲勞極限。
超聲波疲勞試驗機的原理
超聲疲勞試驗采用超聲發生器產生20kHz 的電信號,壓電陶瓷換能器將電信號轉換成相同頻率的機械振動,經位移放大器放大后傳遞至試樣,在試樣中產生諧振波,使試樣獲得頻率約為20kHz按正弦波變化的軸向位移和應力。
超聲波疲勞試驗機的試樣
超聲疲勞試驗常用的試樣類型有漏斗形、等截面圓形和板狀。設計超聲疲勞試樣尺寸時,尺寸組合應滿足試驗系統諧振頻率為20kHz的諧振條件,否則試樣將不能起振,試驗無法進行。設計試樣尺寸之前應先根據GB/T 38897確定材料的動態彈性模量,再根據材料的密度和不同形狀試樣的幾何尺寸理論公式計算滿足試驗諧振頻率的端部長度值。
試驗原理
USF-2000A超聲波疲勞試驗機的加載原理同普通的疲勞有很大的不同,它是由壓電元件產生20 kHz的振動,將振動通過諧振腔放大再傳導至加工成特定尺寸形狀的試樣,試樣產生共振形成穩定的駐波,不斷地收縮和伸長由此進行20kHz的疲勞試驗
USF-2000A超聲波疲勞試驗機的主要特點
1.在共振狀態下進行試驗,可產生高應力,能夠進行1000 MPa級的鋼材試驗
2.采用計算機設定和控制試驗,可在桌面上進行試驗
3.試驗設備的功耗小
4.可簡單地再現微小缺陷而產生的疲勞破壞
5.能以20kHz的重復頻率快速評價金屬材料的疲勞壽命,一般100Hz頻率下測試10^10次循環試驗需要3.2年,使用本機進行試驗只需要6天。