Center za materiale Leoben uporablja HA 100 za natančno analizo materialov pod vplivom vodika
Študija primera
- Kupec: Materials Center Leoben Forschung GmbH
- Lokacija: Leoben, Avstrija
- Industrija: Raziskovalni inštitut in akademija, kovine, pogodbeno preskušanje
- Tema: MCL: Preskušanje materialov in komponent pod vplivom vodika
januar 2025
Center za materiale Leoben (MCL) uporablja servohidravlični preskusni stroj HA 100 podjetja ZwickRoell za preskušanje materialov pod vplivom vodika. Z avtoklavom (do 400 barov, -50 °C do +150 °C) in visoko natančno merilno tehnologijo omogoča zanesljivo preskušanje kovinskih materialov. Z možnostjo izvajanja kakršnih koli kvazistatičnih, lomnih mehanskih in dinamičnih preskusov na makroskopskih preskusnih vzorcih (npr. LCF , da/dN , J1C / K1C stroj zagotavlja ključne podatke za razvoj materiala v ekstremnih pogojih. Za merjenje dolžine razpok se uporablja tudi metoda padca potenciala enosmernega toka (DCPD).
Materials Center Leoben Forschung GmbH
MCL postavlja nove standarde pri preskušanju materialov
Materials Center Leoben (MCL) je vodilni raziskovalni inštitut v znanosti o materialih, specializiran za razvoj, optimizacijo in karakterizacijo inovativnih materialov za industrijsko uporabo. MCL je bil ustanovljen leta 1999 kot družba z omejeno odgovornostjo in se je že od samega začetka uveljavil kot kompetenten partner panoge. Lastniki odražajo njegove močne akademske korenine: Montanuniversität Leoben, Joanneum Research, Leoben Holding, Avstrijska akademija znanosti, Dunajska tehnološka univerza in Graška tehnološka univerza. Kot kompetenčni center za materiale in površine MCL podpira svoje partnerje pri razvoju visokozmogljivih in trajnostnih materialov, zlasti na področjih mikroelektronike, strojništva, vesoljske in energetske tehnologije.
Ključno področje raziskav je analiza združljivosti materialov z vodikom. Vodik kot okolju prijazen vir energije lahko povzroči poškodbe mikrostrukture materialov in s tem vpliva na njihove mehanske lastnosti. MCL se zato osredotoča na raziskave interakcij vodika in materiala ter s tem povezanih sprememb materiala, ki jih povzroča izpostavljenost vodiku. Na podlagi dobljenih rezultatov se razvijajo metode za optimizacijo materialov in metode za varno načrtovanje komponent za okolja, bogata z vodikom.
MCL upravlja tudi preskusni laboratorij, akreditiran po standardu ISO IEC 17025, z najpomembnejšimi preskusnimi metodami za mehansko preskušanje kovinskih materialov, kot so preskušanje trdote, natezno preskušanje, lomna žilavost, utrujanje rasti razpok in preskušanje utrujanja. MCL ponuja tudi rešitve za numerično simulacijo in razvoj materialov na osnovi modelov za natančno napovedovanje obnašanja materialov in povečanje učinkovitosti postopkov. Analize napak in materialne analize so ključne za prepoznavanje morebitnih šibkih točk v zgodnji fazi in povečanje vzdržljivosti komponent. Z interdisciplinarnim strokovnim znanjem in tesnim sodelovanjem z industrijo in znanostjo inštitut pomembno prispeva k razvoju inovativnih in trajnostnih materialnih rešitev za prihodnost.
ZwickRoell vrhunske kompetence
- Inovativna celovita rešitev ZwickRoell v smislu vodika (»vse iz enega vira«) kot najbolj ekonomičen skupni paket.
- Dolgoletne izkušnje, saj so stroji ZwickRoell že na voljo.
- Izvajanje različnih preskusov mehanike loma.
- Preverjena kakovost strojev ZwickRoell.
- Močna programska oprema in rešitev za umerjanje (testXpert).
Naloga
Natančna raziskava obnašanja poškodb pod vplivom vodika
MCL Forschung GmbH zagotavlja pomembne podatke o materialih za podporo znanosti in industrije pri razvoju materialov, primernih za uporabo vodika. Poudarek je na raziskovanju obnašanja poškodb (spremembe materiala, nastanek in širjenje razpok) v različnih materialih, zlasti v kovinah, takoj ko pridejo v stik z vodikom.
S celovito karakterizacijo pod različnimi pogoji tlaka in temperature MCL simulira dejanske pogoje uporabe – na primer za proizvajalce cevovodov in rezervoarjev za vodik. Raziskujejo, kako se razpoke razvijajo, rastejo in vplivajo na odpornost materialov na razpoke.
Pridobljeni podatki so ključni za razvoj varnih, trajnih materialov, ki ustrezajo zahtevam vodikove infrastrukture. Stranke iz različnih panog, kot sta proizvodnja električne energije in transport, imajo koristi od teh ugotovitev za izboljšanje svojih izdelkov. MCL aktivno podpira nadaljnji razvoj in iskanje inovativnih rešitev v vodikovi tehnologiji.
ZwickRoell rešitev
Servohidravlični preskusni stroj HA 100
Servohidravlični preskusni stroj HA 100 je bil izdelan za MCL za karakterizacijo materialov pod vplivom vodika. HA 100 je opremljen z integriranim avtoklavom, ki omogoča pritiske do 400 barov in temperature od -50 °C do +150 °C. Ta stroj ponuja natančne meritve sile in raztezka ter omogoča tudi natančno merjenje raztezka razpoke na kraju samem z uporabo metode enosmernega potenciala. Skozi vzorec se spusti tok in izmeri se sprememba potenciala kot posledica širjenja razpoke, s čimer se natančno določi širitev razpoke.
Ta posebna oprema omogoča MCL izvajanje kvazistatičnih preskusov mehanike loma in utrujanja (HCF, LCF) z visoko stopnjo prilagodljivosti v smislu velikosti vzorcev. Za natančno izvedbo preskusov je pomembno, da vsi merilni senzorji (kot so sila, raztezanje zareze, deformacija, pa tudi merjenje dolžine razpoke na kraju samem) merijo zanesljivo in z največjo natančnostjo tudi v ekstremnih pogojih (npr. visoki tlaki, temperature). Temu vidiku smo posvetili posebno pozornost, npr. glede na tlačno kompenzirano visoko natančno merjenje sile tako v nizkem kot visokem območju sile, tako da ta sistem izpolnjuje tudi vse standardne zahteve glede natančnosti teh senzorjev.
Za zelo natančne meritve dolžine razpoke je mogoče poleg pogosto uporabljene metode skladnosti uporabiti metodo padca potenciala enosmernega toka (DCPD), ki je v MCL uveljavljena že vrsto let. To zagotavlja zelo natančno, zanesljivo in varno merjenje dolžine razpoke, kar je bistvenega pomena za kompleksne preskuse mehanike loma (krivulje J-R in tudi utrujanje rasti razpoke). Pri opremljanju preskusnega stroja s programsko opremo je bil poseben poudarek namenjen zagotavljanju izvajanja in vrednotenja najpomembnejših standardiziranih preskusnih metod za preskušanje materialov kovin za natezne preskuse, meritve lomne žilavosti, utrujanje rasti razpok in tudi deformacijsko nadzorovane preskuse utrujanja.
Zahvaljujoč zgoraj omenjeni posebni opremi je HA 100 popolna rešitev za raziskave in razvoj ter storitve preskušanja vodikove tehnologije. Tako podpira MCL pri razvoju varnih in učinkovitih materialov za prihodnost.
Rezultat
Učinkovito in natančno preskušanje materialov
Zahvaljujoč HA 100 lahko MCL zdaj izvaja zapletene mehanske preskuse pod visokim tlakom vodika in drugih mešanic vodikovega plina, odvisno od preskusne temperature od -50 °C do 150 °C. Ta visokonatančna sistemska rešitev preskušanja omogoča MCL, da se med drugim specializira za mehaniko loma pod vplivom vodika, hkrati pa uspešno obvladuje izzive, povezane z vplivom vodika.
S približno 25-letnimi izkušnjami na področju preskušanja materialov ima MCL že obsežno metodološko strokovno znanje. V MCL deluje tudi ISO IEC 17025 akreditiran preskusni laboratorij s trenutno 18 preskusnimi postopki na področju mehanskih preskušanj, kar zagotavlja kakovostne in zanesljive preskuse s standardiziranimi preskusnimi postopki. MCL namerava v akreditacijo vključiti tudi preskusne metode vodikove atmosfere. Z uporabo HA100 ima MCL zdaj konkurenčno prednost. Razlog: Dolgoletne izkušnje s standardnimi preskusnimi postopki je zdaj mogoče takoj uporabiti tudi v vodikovi atmosferi, s čimer se povečata učinkovitost in stroškovna učinkovitost storitev. MCL lahko zagotovi tudi hitre in zanesljive rezultate ter pomaga svojim strankam pri razvoju varnejših in učinkovitejših materialov in izdelkov. Posledično je MCL v idealnem položaju za izpolnjevanje naraščajočih zahtev industrije in spodbujanje razvoja inovativnih materialov.
"Kombinacija visoke natančnosti in fleksibilnosti nam omogoča učinkovito in natančno izvajanje celo kompleksnih preskusov pod vplivom vodika in razvoj inovativnih materialnih rešitev."
Dr. Stefan Marsoner,
Vodja oddelka za materiale in storitve, Center za materiale Leoben Forschung GmbH.
