近期,小編接到許多客戶的咨詢,主要集中在疲勞試驗機的使用上,用于測試各類模具或機械零部件。因此,很多人都對材料的疲勞強度產生了疑問。
材料的疲勞強度是在機械零部件和模具承受載荷的背景下變得尤為關鍵。這些載荷涵蓋了靜態載荷的持久強度和動態可變載荷,而大多數情況下,系統處于不斷變化的可變載荷中。我們都知道,載荷的反復作用會導致一種被稱為疲勞的現象,這種現象可能在遠遠低于原始靜態載荷引起的破斷應力水平下導致機械零部件的斷裂。
在本文中,科準測控小編將深入探討提高疲勞極限的關鍵措施,以及在設計和使用過程中應該注意的因素,以便為模具和機械零部件的可靠性提供實用的指導。
什么是疲勞斷裂和疲勞極限?
這種由于重復載荷累積而產生的斷裂稱為疲勞斷裂。統計數據表明,一般來說大多數模具零件和機械零部件發生斷裂的重復應力次數高達107次(10,000,000次)。引起疲勞斷裂的下限應力稱為疲勞極限。
一、常見的注塑模具零件的疲勞斷裂案例
芯銷斷裂、型腔斷裂、頂出銷屈曲斷裂、螺旋彈簧斷裂。
二、材料的疲勞強度類型
靜態疲勞強度(Static Fatigue Strength): 在單一靜態載荷下材料發生疲勞破裂的強度。這種情況下,載荷是恒定不變的。
低周疲勞強度(Low-Cycle Fatigue Strength): 指在相對較低的應力水平下,材料在很少的載荷循環次數內發生疲勞破裂的強度。這一類疲勞通常伴隨著高應力幅值。
高周疲勞強度(High-Cycle Fatigue Strength): 表示在較高的應力水平下,材料需要經歷許多載荷循環才會發生疲勞破裂。這一類疲勞通常涉及相對較低的應力幅值。
循環疲勞強度(Endurance Limit or Fatigue Limit): 指材料在長時間循環載荷下不發生疲勞破裂的最高應力水平。一些材料在達到循環疲勞強度后,可以無限循環地承受載荷而不發生疲勞破裂。
三、常見需要進行疲勞強度測試的材料
1、金屬材料: 包括鋼、鋁、銅、鎳合金等。在航空、汽車、建筑等領域,金屬構件通常需要經受長時間的循環應力,因此對其疲勞強度進行測試是必要的。
2、復合材料: 如碳纖維增強復合材料、玻璃纖維增強復合材料等。這些材料在航空航天、汽車、體育器材等領域中得到廣泛應用,而且通常需要經受多種復雜載荷,因此對其疲勞行為進行測試是至關重要的。
3、塑料材料: 考慮到塑料在許多應用中的重要性,特別是在包裝、電子產品和消費品制造中,對塑料材料的疲勞強度進行測試是必要的。
4、橡膠材料: 在汽車輪胎、密封件等應用中,橡膠材料需要經受變形和循環應力,因此對其疲勞性能進行測試是關鍵的。
5、陶瓷材料: 尤其是在高溫、高壓環境下使用的陶瓷材料,對其疲勞強度的測試有助于確保其在惡劣條件下的可靠性。
6、生物材料: 在醫療器械和生物醫學工程領域,對于植入體材料等生物材料的疲勞強度測試也是至關重要的。
四、相關設備推薦(疲勞試驗機)
1、仿真皮膚水下疲勞試驗機
2、低溫超導材料疲勞試驗機(-196攝氏度)
五、影響疲勞極限的因素
1. 抗拉強度
2. 缺口效應
3. 尺寸效應
4. 表面粗糙度
5. 腐蝕
6. 其他部件施加的應力
7. 機械加工時的環境溫度
8. 使用環境溫度
9. 反復載荷速度
10. 組合載荷
11. 重復載荷
12. 可變載荷
13. 載荷暫停
14.疲勞變形
六、影響材料疲勞強度的因素
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