Firma: Shimadzu

Shimadzu - Ermüdungsprüfmaschine USF-2000

Ermüdungsprüfmaschine für den very high cycle fatigue Bereich

Der Very High Cycle Fatigue Bereich VHCF deckt Lastwechselzahlen von 10¹⁰ bis 10¹³ und höher ab. Das betrifft Anwendungen wie sie zum Beispiel bei Turbinen, Motoren, Radsätzen, Ultraschall-Messköpfen, usw. vorkommen. Prüfmaschinen die in diesem Bereich prüfen können sind meist ganz spezifische Sonderanfertigungen. Shimadzu hat mit der USF-2000 eine ausgereifte Prüfmaschine für den breiten Markt entwickelt. 10¹⁰ Lastwechsel in nur 6 Tagen ist mit der USF-2000 möglich.

Eigenschaften USF-2000

Geräteaufbau

Das USF-2000A System besteht im Kern aus einem Prüfrahmen mit einem Piezo-Aktuator, der Regelelektronik, PC und Software.

Das USF-System ist für Ermüdungsprüfungen mit sehr hohen Lastwechseln konzipiert und bietet ein zeit- und kosteneffizientes Prüfverfahren. In kürzester Zeit liefert das USF-2000A Erkenntnisse über die Belastbarkeit von metallischen und anderen Werkstoffen.

Der Piezo-Aktuator erzeugt über das speziell geformte, so genannte Horn in der Probe eine Spannungsamplitude, indem er sie mit 20 kHz Longitudinalwellen in Resonanz versetzt. Dadurch kann die Ermüdungsfestigkeit im beeindruckenden Bereich von 10⁹ bis 10¹⁰ gemessen werden – ein Bereich, in dem es bisher schwierig oder unmöglich war, genaue Daten zu erhalten.

10⁷ Lastwechsel sind in etwa 10 Minuten erreicht. Diese Schnelligkeit ist besonders in Branchen wie Automotive, Luft- und Raumfahrt sowie beim Schienenverkehr entscheidend. Hier ist die Zuverlässigkeit von Materialien essenziell, um die höchste Sicherheit für Verbraucher sowie die Sicherheit für Hersteller zu gewährleisten.

Für asymmetrische Belastungen (von R=-1 abweichende Spannungsverhältnisse) kann das System in den Prüfrahmen einer Universalprüfmaschine eingebaut werden. In diesem Fall ist die Probe nicht mehr frei schwingend sondern beidseitig eingespannt.

Methode

Materialkennwerte: E-Modul und Werkstoffdichte ermitteln
Probenform wählen
Software generiert Probengeometrie
Probenherstellung
Probe einspannen
Konfiguration kontinuierlicher oder im Intervall-Testmode
Eingabe Abschaltkriterium
Start Test
Abbruchkriterium stoppt den Test
Automatische Berichterstellung

Technische Daten

Bereich Spannungsamplitude ca. 100 … 1’200 MPA
Wegamplitude am Ende des Horns: ±10 … ±50 μm
Mittellast bis 1.5kN bei Konfiguration mit Prüfmaschinen-Rahmen.
Luftkühlung der Probe
Intervall-Testmode

Anwendungen

Luft- und Raumfahrt

Bauteile in Flugzeugen und Raumfahrzeugen sind oft extremen mechanischen Belastungen ausgesetzt, insbesondere durch Schwingungen und Druckänderungen während des Flugs. VHCF Tests werden verwendet, um die Lebensdauer von Triebwerks- und Strukturkomponenten wie Flügeln, Rumpfteilen und Triebwerken zu bewerten.

Automobilindustrie

In der Automobilproduktion werden VHCF Tests eingesetzt, um die Lebensdauer von Motorkomponenten, Fahrwerken, Getrieben und anderen Bauteilen zu bewerten. Diese Tests helfen dabei, sicherzustellen, dass Fahrzeuge den Anforderungen an Haltbarkeit und Zuverlässigkeit gerecht werden.

Materialforschung

Forscher verwenden VHCF Ermüdungstests, um die Ermüdungseigenschaften verschiedener Materialien zu untersuchen und zu charakterisieren. Dies kann helfen, neue Materialien zu entwickeln oder bestehende Materialien für spezifische Anwendungen zu optimieren.

Energieerzeugung

In der Energieerzeugungsindustrie, insbesondere bei Windkraftanlagen und Turbinen, müssen Bauteile extremen mechanischen Belastungen standhalten. VHCF Tests werden verwendet, um die Lebensdauer von Turbinenblättern und anderen Komponenten zu bewerten.

Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)

Ultraschall-Messköpfe werden auch in der ZfP eingesetzt, um Materialien auf interne Defekte oder Unregelmässigkeiten zu untersuchen, ohne sie zu beschädigen. Diese Anwendungen können in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Schwerindustrie zu finden sein. VHCF Tests helfen dabei, die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der Messköpfe unter den hohen Beanspruchungen während des Betriebs zu bewerten.

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Shimadzu ist ein Hersteller von hochpräziser Prüf- und Messtechnik.

Die Shimadzu Corporation ist seit ihrer Gründung vor fast 150 Jahren auf der Grundlage ihrer Unternehmensphilosophie „Contributing to Society through Science and Technology“ tätig.

Hochpräzise Prüf- und Messtechnik von Shimadzu wird zur Unterstützung von Produktinspektionen und Qualitätskontrollen in der industriellen Fertigung eingesetzt. Sie trägt dazu bei, dass unser Leben sorgenfrei und sicher ist.