Nizkociklično utrujanje (LCF) po ISO 12106 / ASTM E606
Utrujanje z nizkim ciklom pomeni utrujanje pri majhnem številu ciklov.
Preskus nizkocikličnega utrujanja (LCF) po ISO 12106 in ASTM E606 je preskus utrujanja, pri katerem se do okvare simulira ciklična obremenitev.
Materiale, ki so izpostavljeni ekstremnim toplotnim in mehanskim obremenitvam, je mogoče načrtovati le v območju njihovega nizkocikličnega utrujanja, to je do največ 105 sprememb obremenitve. Primeri vključujejo rezila in diske turbin, ki se uporabljajo v letalskih motorjih in stacionarne turbine za proizvodnjo električne energije. Poleg tega se LCF preskus uporablja na turbopuhalih izpušnih plinov, izpušnih kolektorjih in drugih podobnih sestavnih delih. V teh komponentah so oblikovane zareze (npr. povezave med rezilom in diskom) izpostavljene deformacijsko povzročeni plastični ciklični deformaciji, ki prej ali slej vodi do razpok. V preskusu z nizko cikličnim utrujanjem (LCF) se na vzorcu simulirajo te obremenitve in določi število ciklov do nastanka razpok. Preskus se običajno izvaja pri povišanih temperaturah. Frekvenca preskusa je med 0,01 in 5 Hz.
Za to so še posebej potrebni preskusni stroj in krmilnik stroja. Pri prehodu iz elastične v plastično deformacijo se togost vzorca močno spremeni in regulator mora na to zelo hitro reagirati, na primer zagotoviti konstantno hitrost povečanja napetosti. Tu igra zelo visoka togost preskusnega stroja nujno vlogo.
Obremenitev v preskusu utrujanja z nizkim ciklom
Obremenitev v preskusih utrujanja z nizkim ciklom vključuje elastični Ɛa,e in plastični Ɛa,p delež deformacije: Ɛa,t = Ɛa,e + Ɛa,p
Medtem ko obstaja napetost in deformacija v elastičnem območju (Hookejev zakon), je v plastičnem območju to razmerje nelinearno. Posledica tega je histerezna zanka.
Preskusi utrujanja z nizkim ciklom po ISO 12106 / ASTM E606 se izvajajo s konstantno amplitudo. Poleg tega je mogoče uvesti čas zadrževanja za preučevanje procesov lezenja / sprostitve. Kot nastavljena vrednost se uporablja trikotna oblika vala ali trapezni val za čas zadrževanja.
Če želimo simulirati določene obratovalne obremenitve, so možna tudi druga deformacijska zaporedja. Tako se preskušanja z utrujanjem z nizkim ciklom izvajajo tudi s prekrivanjem nihanja višjih frekvenc.
Frekvenca preskusa je običajno nižja od / enaka 1 Hz, čeprav se ta meja nenehno premika navzgor, tako da se LCF preskusi izvajajo do 10 Hz.
Za te LCF preskuse se uporablja nadzor nad deformacijo. Samo v posebnih primerih se spremeni nadzor sile v stabiliziranem območju histereze ali času zadrževanja, da bi se raziskali preskusi z lezenjem. Za karakterizacijo materialov se preskusi običajno izvajajo na RƐ razmerje -1.
Postopek preskusa z nizkocikličnim utrujanjem
Po natančni namestitvi se vzorec segreje na preskusno temperaturo. Za to je stroj v načinu nadzora sile z nastavljeno vrednostjo 0 kN. Ko je dosežena potrebna temperatura, je ekstenziometer pritrjen. Če je bil ekstenziometer že na vzorcu med ogrevalno fazo, je treba upoštevati spremembo L0. Zdaj je izbran nadzor deformacije in preskus se je začel.
Začetni cikli so še posebej pomembni, saj se lahko materiali v tem trenutku zelo razlikujejo.
Vendar se stabilizirana histereza na splošno ugotovi po številnih ciklih. Obstaja tudi veliko materialov, ki ne kažejo niti strjevanja niti mehčanja
Konec preskusa
Konec preskusa nizkocikličnega utrujanja je običajno opredeljena kot odstotek zmanjšanja sile regresijske črte stabilizirane histereze.
Zaradi tega materialnega vedenja je pomembno, da na začetku zabeležimo vsako zanko za histerezo. V stabiliziranem obsegu zadostuje shranjevanje, na primer vsake stotine ali tisočinke. Pogosto je izbran logaritemski interval in je kot merilo za shranjevanje zanke dodatno opredeljena odstotna sprememba sile. Proti koncu preskusa je treba še enkrat zabeležiti vsak cikel.
Naša programska oprema za preskušanje za nizkociklične preskuse z utrujanjem
testXpert R preskusna programska oprema se uporablja za določanje deformacije pod nadzorom trdnosti utrujanja z nizkim ciklomna kovinah po ASTM E606. Nastavljena vrednost je običajno trikotna valovna oblika s konstantno amplitudo. Možni so tudi sinusni signali.
Za nadzor obremenitve je potreben ustrezen ekstenziometer. Preskus se običajno izvaja pri povišani temperaturi.
Zaradi različnega obnašanja materiala, mehčanja ali strjevanja je pomembno, da se vse histerezne zanke zabeležijo na začetku. Število zank lahko uporabnik prosto določi.
