產(chǎn)品簡(jiǎn)介
詳細(xì)介紹
針對(duì)現(xiàn)代機(jī)械裝備零件超長(zhǎng)壽命和超高可靠性要求,,傳統(tǒng)的疲勞試驗(yàn)技術(shù)已無(wú)法滿足現(xiàn)在的要求,。超高周疲勞試驗(yàn)機(jī)是一種加速共振式的疲勞試驗(yàn)方法,可大大縮短試驗(yàn)的時(shí)間,,是航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片超長(zhǎng)壽疲勞試驗(yàn)*可用方案,。
金屬疲勞造成空難
超高周疲勞器用于進(jìn)行測(cè)定金屬、合金材料及其構(gòu)件在室溫狀態(tài)下的拉伸,、壓縮或拉壓交變負(fù)荷的疲勞特性,、疲勞壽命、預(yù)制裂紋及裂紋擴(kuò)展試驗(yàn),。
2018年4月17日1380次航班(波音737-700),,從紐約– 拉瓜迪亞機(jī)場(chǎng)前往達(dá)拉斯愛(ài)田機(jī)場(chǎng)。
1號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的13號(hào)風(fēng)扇葉片丟失,。有證據(jù)表明葉片破裂的區(qū)域存在金屬疲勞,。事故發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片,自新安裝以來(lái)累計(jì)超過(guò)32000個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán),。
金屬疲勞試驗(yàn)重要性
航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī),、直升機(jī)的主要?jiǎng)恿ρb置,是長(zhǎng)期制約我國(guó)航空工業(yè)和軍事裝備發(fā)展的關(guān)鍵裝備,。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是具有多個(gè)轉(zhuǎn)子且工況變化十分頻繁的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械,, 其部件(特別是葉片和盤)承受十分復(fù)雜振動(dòng)載荷。
PW4084發(fā)動(dòng)機(jī),,配裝波音777客機(jī)
由振動(dòng)載荷引起的材料疲勞問(wèn)題是制約航空發(fā)動(dòng)機(jī)高可靠性,、長(zhǎng)壽命服役的關(guān)鍵問(wèn)題,長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制生產(chǎn)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(dòng),、機(jī)械源誘導(dǎo)的振動(dòng)應(yīng)力引起的,其頻率可達(dá)數(shù)千赫茲,可以導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)重要部件(風(fēng)扇,、壓氣機(jī)和渦輪葉片或盤,,以及導(dǎo)管)疲勞斷裂,甚至導(dǎo)致飛行事故,。
發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流擾動(dòng)
自激振動(dòng)(顫振和抖振流動(dòng)分離)
流動(dòng)畸變(壓力)
轉(zhuǎn)子不平衡
超高周疲勞器原理
超高周疲勞器是一種加速共振式的疲勞試驗(yàn)方法,,在被加載試樣上建立機(jī)械諧振波?;趬弘娚炜s原理并利用高能超聲波諧振技術(shù),,它的測(cè)試頻率(20kHz)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了常規(guī)疲勞測(cè)試頻率。在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)能得到疲勞度以及閾值附近的數(shù)據(jù),,由于頻率高,,能夠迅速地檢測(cè)各種各種工業(yè)材料的高重復(fù)周期的疲勞極限。
針對(duì)現(xiàn)代機(jī)械裝備零件超長(zhǎng)壽命和超高可靠性要求,,超聲疲勞試驗(yàn)機(jī)基于超聲波諧振原理,,在試樣上產(chǎn)生高頻振動(dòng)載荷,完成材料的(超)高周疲勞性能試驗(yàn),。本公司研制的第三代多功能超聲疲勞試驗(yàn)機(jī)具有工作頻率范圍寬,、輸出幅值大、控制精度高的特點(diǎn),,可以開展各種金屬材料和復(fù)合材料的變應(yīng)力比軸向?qū)ΨQ拉壓,、變應(yīng)力比三點(diǎn)彎曲、振動(dòng)彎曲等多種加載形式的超聲波疲勞試驗(yàn),,同時(shí)提供軸向拉壓,、三點(diǎn)彎曲、振動(dòng)彎曲等各類試樣的輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件,。
超聲波疲勞器優(yōu)點(diǎn)
可作隨機(jī)變幅加載,包括低水平載荷,從而更接近工程實(shí)際,。
采用計(jì)算機(jī)設(shè)定和控制試驗(yàn),可以簡(jiǎn)單地再現(xiàn)微小缺陷而產(chǎn)生的疲勞破壞,。
由于在共振狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn),,可以產(chǎn)生高應(yīng)力,能夠進(jìn)行1000MP*的鋼材試驗(yàn),。
試驗(yàn)設(shè)備所需輸出功率很低(數(shù)十瓦到數(shù)百瓦),可大量節(jié)省能源,節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi),。
諧振時(shí)試件端部的應(yīng)力水平很低,從而簡(jiǎn)化了試件裝夾,只需一端裝夾,這對(duì)于脆性材料很有利,。
以20KHz的重復(fù)頻率快速評(píng)價(jià)金屬材料的疲勞壽命,縮短試驗(yàn)時(shí)間數(shù)百倍乃至上千倍,。
以109疲勞試驗(yàn)為例
20Hz伺服液壓疲勞試驗(yàn)需要1.5年,;
50Hz旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)需要231天;
300Hz高頻振動(dòng)臺(tái)需要38.5天,;
20Khz超聲疲勞實(shí)驗(yàn)僅需13.8小時(shí),。
超高周疲勞器試驗(yàn)法主要應(yīng)用
主要應(yīng)用于航空航天,、高鐵汽車和電站等領(lǐng)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(fù)合材料的(超)高周疲勞器性能試驗(yàn)。相較于常規(guī)疲勞試驗(yàn)方法,,可以縮短試驗(yàn)時(shí)間90%以上,,大幅度節(jié)省試驗(yàn)成本。
設(shè)備參數(shù)
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(qū)動(dòng)電源 | 數(shù)控發(fā)生器 |
工作模式 | 連續(xù)或間斷工作 | 產(chǎn)品型號(hào) | HC-DF2030GD-3 |
超聲振動(dòng)應(yīng)力范圍:(以鈦合金為例) | |||
拉壓 | 100~750MPa | 三點(diǎn)彎曲 | 65~487.5MPa |
振動(dòng)彎曲 | 55~412.5MPa | 平均應(yīng)力范圍 | 0~1000MPa |