Возможности USF-2000A
Ускоренные испытания материалов на усталостную прочность
Все виды испытаний с большим количеством циклов нагрузки (многоцикловая усталость, гигаусталость) выгодно проводить с использованием резонансных машин. Типичные частоты для таких испытательных машин лежат в диапазоне 50-250 Герц, а необходимое потребление электроэнергии составляет приблизительно 0,5 кВт. Наибольшая частота циклов резонансных машин обычно составляет до 300 Гц. Однако, например, для проведения испытания с числом циклов 1010 и частотой 300 Гц понадобится один год. Трудоемкость и длительность испытаний материалов на усталость, побуждает к поиску новых высокопроизводительных методов таких испытаний.

Принцип работы:
В отличие от обычных испытательных машин, в USF-2000A циклические нагрузки создаются не за счет приложения силы к образцу, а за счет резонанса. Пьезоэлемент создает вибрацию с частотой до 20000 Гц, которая передается на испытуемый образец. Свободный конец резонируемого образца перемещается с частотой задаваемой пьезоэлементом, т.е. до 20000 Гц. Ультразвуковая испытательная машина Шимадзу может работать с частотой до 20 кГц, и для уже упомянутого испытания с числом циклов 1010 потребуется всего 6 дней. Испытание с числом циклов 107 можно провести всего за 10 минут. Опционально возможно проведение испытаний с ассиметричным циклом нагружения.

Область применения — высокопрочные материалы:

• Исследование материалов турбинных лопаток
• Исследование материалов вращающихся деталей транспорта (коленчатые валы, оси)
• Исследование материалов подшипников

Материалы пригодные для испытаний:
Материалы способные резонировать при частоте 20 кГц с выделением небольшого количества тепла (такие как высокопрочные стали, дюралюминий, сплавы титана и алюминия).

► USF-2000A брошюра

Внедрение новых технологий производства требует поиска новых высокопроизводительных методов контроля изделий и большей скорости работы существующих технологий контроля.

Ультразвуковая установка для динамических испытаний USF-2000A позволяет проводить сверхмногоцикловые испытания в рекордные сроки. Для многоцикловых испытаний с числом циклов 1010 потребуется всего 6 дней. Испытание с числом циклов 107 можно провести всего за 10 минут.

Такие возможности ультразвуковой испытательной машины USF-2000A эффективно используются для изучения влияния параметров обработки материалов (металлов и сплавов) на их эксплуатационные характеристики. Предлагаем Вашему вниманию статью профессора Франка Вальтера (руководителя отдела материаловедения факультета машиностроения Дортмундского технического университета), в которой приведены результаты оценки сверхмногоцикловой усталости деталей, произведённых методом лазерной плавки.

Оценка сверхмногоцикловой усталости деталей, произведённых методом Выборочной лазерной плавки
В последние годы активно развивается новый метод 3D-печати или «аддитивного производства», при котором цельные трехмерные объекты практически любой геометрической формы создаются на основе цифровой модели, в отличие от традиционных методов механического производства и обработки, таких как фрезеровка или резка, когда формирование облика изделия происходит за счет удаления лишнего материала («субтрактивное производство»).

Существует много технологий 3D-печати. Для медицины, микроэлектронной промышленности, автомобилестроения и авиационной промышленности самой востребованной является технология Выборочной лазерной плавки (Selective Laser Melting, SLM), когда частицы металлического порошка свариваются друг с другом для создания трехмерных деталей.

Некоторые области авиастроения, нефтедобычи и медицины нуждаются в таких сложных компонентах, которые просто невозможно изготовить по-другому. Особенно это касается объектов с большой площадью поверхности и одновременно малым объемом.

В предлагаемой статье, которая была опубликована в журнале «Shimadzu News», №3, 2015 г., рассматриваются испытания образцов из алюминиево-кремниевого сплава, которые были получены с помощью коммерчески доступной системы SLM в среде инертного газа (аргона). Сверхмногоцикловые испытания проводились на ультразвуковой установке для динамических испытаний USF-2000 с частотой 20 кГц.

► Ф.Вальтер «Повышенная безопасность для автомобильной и авиационной техники. Оценка сверхмногоцикловой усталости деталей, произведённых методом лазерной плавки»