Three-Point Bending Fatigue Tests of Welded Material Using the SEM Servopulser
Aplikace | 2024 | ShimadzuInstrumentace
Ocelové svařované spoje jsou klíčové v automobilovém, leteckém i strojírenském průmyslu, kde zajišťují mechanickou pevnost konstrukcí. Zkoumání únavové životnosti těchto spojů je zásadní pro prevenci selhání, která mohou vést k haváriím s vážnými důsledky.
Studie se zaměřila na přípravu vzorků ze dvou feritických ocelí (Type 304 a SS400) svařených metodou TIG s použitím svarové drátu TG308 a na provedení tříbodových únavových testů za ohybu. Po mechanických zkouškách byly štěpené plochy analyzovány pomocí EPMA a proces vzniku a růstu trhlin pozorován in situ pomocí SEM Servopulseru.
Statické ohybové testy stanovily průměrnou pevnost 881 MPa s CV 7,2 %. Únavové testy (46–80 % této pevnosti) pak prokázaly dva typy selhání:
Integrace pokročilých detektorů a obrazové analýzy založené na strojovém učení by mohla dále zpřesnit detekci mikrotrhlin a predikci únavových selhání. Dále je perspektivní rozšíření léčby nanovrstev nebo tepelných úprav svarů pro zvýšení životnosti.
Komplexní kombinace Servopulseru, SEM Servopulseru a EPMA umožnila spolehlivou charakterizaci únavového chování svařovaných spojů, včetně sledování růstu trhlin a elementového složení svarových zón. Tento přístup představuje efektivní nástroj pro QA/QC a výzkum únavové odolnosti v průmyslu.
Mikroskopie
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Ocelové svařované spoje jsou klíčové v automobilovém, leteckém i strojírenském průmyslu, kde zajišťují mechanickou pevnost konstrukcí. Zkoumání únavové životnosti těchto spojů je zásadní pro prevenci selhání, která mohou vést k haváriím s vážnými důsledky.
Cíle a přehled studie
Studie se zaměřila na přípravu vzorků ze dvou feritických ocelí (Type 304 a SS400) svařených metodou TIG s použitím svarové drátu TG308 a na provedení tříbodových únavových testů za ohybu. Po mechanických zkouškách byly štěpené plochy analyzovány pomocí EPMA a proces vzniku a růstu trhlin pozorován in situ pomocí SEM Servopulseru.
Použitá metodika a instrumentace
- Servopulser EHF-L – stolní systém pro dynamické únavové testy
- SEM Servopulser – vysokoteplotní únavová zkoušečka integrovaná s rastrovacím elektronovým mikroskopem
- EPMA-8050G – elektronový mikrosondový analyzátor (Backscattered a elementové mapování Ni, Cr)
- Servo Controller 4830 – řízení zatěžovacího procesu
- Tříbodová zkušební přípravka, zatěžovací buňky 10 kN, software pro Windows
Hlavní výsledky a diskuse
Statické ohybové testy stanovily průměrnou pevnost 881 MPa s CV 7,2 %. Únavové testy (46–80 % této pevnosti) pak prokázaly dva typy selhání:
- Vzorek A: porušení ve svaru, nižší počet cyklů do porušení, zvýšený obsah Ni a Cr v okolí lomové plochy podle EPMA mapování.
- Vzorek B: porušení v základním materiálu SS400, vyšší životnost, minimální výskyt Ni a Cr na lomu.
Přínosy a praktické využití metody
- Možnost stanovit S-N křivku pro svařované spoje a určit kritické únavové limity.
- Elementová analýza EPMA umožňuje lokalizovat zóny s odlišným složením kovu v svarovém švu.
- In situ SEM pozorování poskytuje časově rozlišené informace o růstu trhlin v reálném čase.
Budoucí trendy a možnosti využití
Integrace pokročilých detektorů a obrazové analýzy založené na strojovém učení by mohla dále zpřesnit detekci mikrotrhlin a predikci únavových selhání. Dále je perspektivní rozšíření léčby nanovrstev nebo tepelných úprav svarů pro zvýšení životnosti.
Závěr
Komplexní kombinace Servopulseru, SEM Servopulseru a EPMA umožnila spolehlivou charakterizaci únavového chování svařovaných spojů, včetně sledování růstu trhlin a elementového složení svarových zón. Tento přístup představuje efektivní nástroj pro QA/QC a výzkum únavové odolnosti v průmyslu.
Reference
- Fumiaki Yano, Yuki Nishikawa a Takuo Ono, Three-Point Bending Fatigue Tests of Welded Material Using the SEM Servopulser, Application News No. 01-00792-EN, Shimadzu Corporation, 2024
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Three-Point Bending Fatigue Test and Crack Observation of Cracked Specimens Using SEM Servopulser
2024|Shimadzu|Aplikace
Application News Dynamic and Fatigue Testing Machines Servopulser EHF-L Series Servopulser with Scanning Electron Microscope Three-Point Bending Fatigue Test and Crack Observation of Cracked Specimens Using SEM Servopulser Yuki Nishikawa, Fumiaki Yano User Benefits SEM Servopulser allows for real-time…
Klíčová slova
fatigue, fatigueservopulser, servopulserbending, bendingtest, testforce, forcecycles, cyclescrack, cracksem, semfailure, failureload, loadspecimen, specimenpoint, pointpunch, punchthree, threestroke
Three-Point Bending Fatigue Tests of Carbon Fiber Reinforced Plastic Using the SEM Servopulser
2024|Shimadzu|Aplikace
Application News Tabletop Dynamic and Fatigue Testing System Servopulser EHF-L Series High-Temperature Fatigue Testing Machine with Scanning Electron Microscope SEM Servopulser Three-Point Bending Fatigue Tests of Carbon Fiber Reinforced Plastic Using the SEM Servopulser Fumiaki Yano and Yuki Nishikawa User…
Klíčová slova
servopulser, servopulserfatigue, fatiguebending, bendingsem, semehf, ehfcfrp, cfrppoint, pointspecimen, specimeninquiry, inquirytests, teststhree, threeindenter, indentertest, testreinforced, reinforcednews
Influence of Voids on Fatigue Life of 3D Printed Titanium Alloy Specimens
2023|Shimadzu|Aplikace
Application News Ultrasonic Testing Machine USF-2000A Microfocus X-Ray CT System inspeXioTM SMXTM-225CT FPD HR Plus Electron Probe Microanalyzer EPMA™-8050G Influence of Voids on Fatigue Life of 3D Printed Titanium Alloy Specimens Bressan Stefano, Takuo Ono, Kazunori Odani User Benefits …
Klíčová slova
crack, crackinitiation, initiationepma, epmafatigue, fatiguesite, sitevoid, voidfracture, fracturespecimen, specimenvoids, voidssurface, surfacesonic, sonicimage, imagecycles, cyclesfailure, failurespecimens
Automobile Evaluation Instruments
2016|Shimadzu|Ostatní
Automobile Evaluation Instruments C10G-E044C For the Development and Safety of Next-Generation Automobiles Automobile Evaluation Instruments 島津-自動車関連カタログ 英文.indd 1 16/05/02 13:43 Analytical Instruments, Inspection Systems, and Testing Machines for Providing the Ideal Response to Extensive Evaluation Requirements from Development to Quality…
Klíčová slova
testing, testingendurance, enduranceevaluation, evaluationfatigue, fatigueautomobile, automobilematerials, materialstensile, tensilemachine, machinectro, ctroautomobiles, automobilesvarious, variousrechargeable, rechargeableparts, partscompression, compressionseries