江苏金属疲劳测试，检测材料疲劳强度中心

江苏金属疲劳测试，检测材料疲劳强度中心

疲劳测试是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的大应力，称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。

一、疲劳测试简介

1.机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期
机械零件性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。

2.一般试验时规定，钢在经受 次、非铁（有色）金属材料经受 次交变载荷作用时不产生断裂时的大应力称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用σ–1表示。

3.疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。 [1] 据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。


二、疲劳测试中疲劳强度算法

零件的疲劳寿命与零件的应力、应变水平有关，它们之间的关系可以用应力一寿命曲线（σ-N曲线）和应变一寿命曲线（δ－Ν曲线）表示。应力一寿命曲线和应变一寿命曲线，统称为S-N曲线。根据试验可得其数学表达式：
σmN=C
式中：N应力循环数；
m、C材料常数。
在疲劳试验中，实际零件尺寸和表面状态与试样有差异，常存在由圆角、键槽等引起的应力集中，所以，在使用时引入应力集中系数K、尺寸系数ε和表面系数β。

注意：不含铁的材料没有耐疲劳度极限。

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三、影响疲劳测试强度的因素

1.屈服强度
材料的 [4] 屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。

2.表面状态
大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。

3.尺寸效应
材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。

4.冶金缺陷
冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。

5.腐蚀介质
弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。


四、疲劳测试范围

1.金属材料
黑色金属：1）灰口、球墨铸铁；2）碳素、低合金度、合金结构钢；3)不锈、弹簧、耐热、轴承钢；4) 碳素、合金、高速工具钢；
有色金属：1)铜及铜合金,包括紫铜、黄铜、青铜等。2)铝及铝合金,包括纯铝、防锈铝、硬铝、钛铝合金、钛铝锰合金、铝钒合金、钛铝合金等3）镁合金，镍合金，锌合金，贵金属等
模具、钢结构、无缝钢管、压力容器、机械设备零件、飞机零部件、紧固件、焊接管、五金件、漆包线、铝型材、铝结构

2.非金属材料

塑料：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PU）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚苯硫醚（PPS）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。
橡胶：氯丁橡胶（CR）、天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、丁基橡胶（IIR）、丁腈橡胶（NBR）、乙丙橡胶（EPM）等。
纤维：棉、麻、毛天然纤维，黏胶纤维、一算纤维等合成纤维。

五、疲劳试验检测方式

1.疲劳方式
试验应力（应变）和循环周次
高周疲劳，低周疲劳，室温疲劳，低温疲劳，高温疲劳，热疲劳，腐蚀疲劳，接触疲劳，微动磨损疲劳等
2.加载方式
拉压疲劳，弯曲疲劳（旋转弯曲疲劳、三点弯曲疲劳、四点弯曲疲劳、悬臂弯曲疲劳），扭曲疲劳，复合应力疲劳等等
3.试验方法
扩展速率试验，S-N曲线的测式，旋转弯曲方法等等。


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