Prüfung der Dauerfestigkeit von Metallen - VHCF-Versuch

Der wachsende Bedarf nach effizientem Leichtbau in verschiedensten Anwendungsfeldern verlangt den Einsatz moderner Werkstoffe bei immer höheren Lastspielzahlen. Forschung und Entwicklung und besonders die Prüftechnik stellt diese Tatsache vor eine Reihe neuer Aufgaben.
Mit konventioneller Schwingprüftechnik kann dieser Bereich nicht mehr in einem vertretbaren Zeitrahmen untersucht werden. Daher kommt hier ein neuartiges Ultraschallverfahren zum Einsatz. Mittels Frequenzgenerator werden sinusförmige Hochfrequenzsignale erzeugt und durch einen piezoelektrischen Wandler in eine mechanische Vibration transformiert, welche bei einem konventionellen System die einseitig eingespannte Probe mit ca. 18 bis 22 kHz bei konstanter Amplitude in Form einer symmetrischen Zug-Druckbeanspruchung (R = -1) schwingen lässt.

Versuchsaufbau

Der äußere Lastrahmen inspekt table 5 der Firma Hegewald & Peschke dient dazu, die einzelnen Komponenten des Ultraschallsystems aufzunehmen. Der Lastrahmen verfügt über einen in der Höhe erweiterten Arbeitsraum von insgesamt 420 mm und wird durch zwei spielfreie Kugelumlaufspindeln und einen AC-Servomotor mit einer maximalen Kraft von 5 kN angetrieben. Mit Hilfe dieser Einspannung und der durch den Rahmen erzeugten Vorlast können auch VHCF-Versuche im Zugschwellbereich durchgeführt werden.

Ablauf des VHCF-Versuchs

Für die Untersuchung der Dauerfestigkeit von Metallen werden die Proben in Schwingung versetzt. Bei 1.000.000.000 Lastwechseln spricht man von einem VHCF Versuch (Very High Cycle Fatigue – Sehr Hochzyklische Ermüdung). Diese hohe Anzahl an Lastwechseln wird durch eine entsprechend hohe Frequenz des Prüfaufbaus realisiert, damit die Versuchsdauer möglichst kurz wird. Eine solche Prüfanlage besteht aus drei Komponenten:

1. Hochdynamischer Piezo-Antrieb für Schwingungen bis ca. 20.000 Hz 
2. Präzisions-Mikroskop auf einer Ring-Laufbahn für die optische Beurteilung der Probe 
3. Universalprüfmaschine Inspekt table 20kN mit 1600mm Prüfraumhöhe für die Erzeugung der statischen Belastung

Dabei erfüllt die Universalprüfmaschine Inspekt table 20 kN der Firma Hegewald & Peschke GmbH die Anforderungen hinsichtlich der Positioniergenauigkeit, statischen Kraftaufbringung und der flexiblen Anbringung von kundenspezifischem Zubehör (Teile 1+2). Weiterhin lässt sich die Elektronik der Universalprüfmaschine individuell ansteuern, damit komplexe Versuchsabläufe vollautomatisch ablaufen können.

Für weitere Informationen zu diesem Prüfsystem können Sie sich gerne mit uns in Verbindung setzen (Kontaktformular).