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產品簡介
詳細介紹
超高周疲勞機用于進行測定金屬、合金材料及其構件在室溫狀態(tài)下的拉伸、壓縮或拉壓交變負荷的疲勞特性、疲勞壽命、預制裂紋及裂紋擴展試驗。
針對現代機械裝備零件超長壽命和超高可靠性要求，傳統的疲勞試驗技術已無法滿足現在的要求。超高周疲勞試驗機是一種加速共振式的疲勞試驗方法，可大大縮短試驗的時間，是航空發(fā)動機葉片超長壽疲勞試驗*可用方案。
金屬疲勞造成空難
2018年4月17日1380次航班（波音737-700），從紐約– 拉瓜迪亞機場前往達拉斯愛田機場。
1號發(fā)動機的13號風扇葉片丟失。有證據表明葉片破裂的區(qū)域存在金屬疲勞。事故發(fā)動機的風扇葉片，自新安裝以來累計超過32000個發(fā)動機循環(huán)。
金屬疲勞試驗重要性
航空燃氣渦輪發(fā)動機是飛機、直升機的主要動力裝置，是長期制約我國航空工業(yè)和軍事裝備發(fā)展的關鍵裝備。航空發(fā)動機是具有多個轉子且工況變化十分頻繁的高速旋轉機械， 其部件（特別是葉片和盤）承受十分復雜振動載荷。
PW4084發(fā)動機，配裝波音777客機
由振動載荷引起的材料疲勞問題是制約航空發(fā)動機高可靠性、長壽命服役的關鍵問題，長期以來一直困擾我國航空發(fā)動機的研制生產和安全使用。
葉片疲勞因素
高周疲勞（HCF）和超高周疲勞（VHCF）主要是由各種氣動、機械源誘導的振動應力引起的，其頻率可達數千赫茲，可以導致發(fā)動機重要部件（風扇、壓氣機和渦輪葉片或盤，以及導管）疲勞斷裂，甚至導致飛行事故。
發(fā)動機內流擾動
自激振動（顫振和抖振流動分離）
流動畸變（壓力）
轉子不平衡
超高周疲勞機試驗原理
超高周疲勞機是一種加速共振式的疲勞試驗方法，在被加載試樣上建立機械諧振波?；趬弘娚炜s原理并利用高能超聲波諧振技術，它的測試頻率（20kHz）遠遠超過了常規(guī)疲勞測試頻率。在實際試驗時間內能得到疲勞度以及閾值附近的數據，由于頻率高，能夠迅速地檢測各種各種工業(yè)材料的高重復周期的疲勞極限。
針對現代機械裝備零件超長壽命和超高可靠性要求，超聲疲勞試驗機基于超聲波諧振原理，在試樣上產生高頻振動載荷，完成材料的（超）高周疲勞性能試驗。本公司研制的第三代多功能超聲疲勞試驗機具有工作頻率范圍寬、輸出幅值大、控制精度高的特點，可以開展各種金屬材料和復合材料的變應力比軸向對稱拉壓、變應力比三點彎曲、振動彎曲等多種加載形式的超聲波疲勞試驗，同時提供軸向拉壓、三點彎曲、振動彎曲等各類試樣的輔助優(yōu)化設計軟件。
超聲波疲勞機試驗優(yōu)點
可作隨機變幅加載,包括低水平載荷,從而更接近工程實際。
采用計算機設定和控制試驗，可以簡單地再現微小缺陷而產生的疲勞破壞。
由于在共振狀態(tài)下進行試驗，可以產生高應力，能夠進行1000MP*的鋼材試驗。
試驗設備所需輸出功率很低(數十瓦到數百瓦),可大量節(jié)省能源，節(jié)約試驗經費。
諧振時試件端部的應力水平很低,從而簡化了試件裝夾,只需一端裝夾,這對于脆性材料很有利。
以20KHz的重復頻率快速評價金屬材料的疲勞壽命，縮短試驗時間數百倍乃至上千倍。
以109疲勞試驗為例
20Hz伺服液壓疲勞試驗需要1.5年；
50Hz旋轉彎曲試驗機需要231天；
300Hz高頻振動臺需要38.5天；
20Khz超聲疲勞實驗僅需13.8小時。
超高周疲勞試驗機試驗法主要應用
主要應用于航空航天、高鐵汽車和電站等領域，開展合金鋼、鋁合金和鈦合金等各類金屬材料，以及碳纖維復合材料的(超)高周疲勞性能試驗。相較于常規(guī)疲勞試驗方法，可以縮短試驗時間90%以上，大幅度節(jié)省試驗成本。
設備參數
| 工作頻率 | 20KHz±1KHz | 使用功率 | 2000W |
| 頻率分辨率 | 1Hz | 波形失真度 | ＜1%（20KHz正弦波） |
| 輸出振幅 | ±10~±75μm | 控制精度 | 1μm |
| 線性度 | ＞99% | 驅動電源 | 數控發(fā)生器 |
| 工作模式 | 連續(xù)或間斷工作 | 產品型號 | HC-DF2030GD-3 |
| 超聲振動應力范圍：（以鈦合金為例） | |||
| 拉壓 | 100~750MPa | 三點彎曲 | 65~487.5MPa |
| 振動彎曲 | 55~412.5MPa | 平均應力范圍 | 0~1000MPa |