HOCHZYKLISCHE ERMÜDUNGSTESTS
Die Ermüdung bei hohen Zyklen (High Cycle Fatigue, HCF) sind ein entscheidender Bestandteil der Werkstofftechnik und der Konstruktion von Bauwerken. Sie dienen als grundlegendes Instrument zur Bewertung der Beständigkeit und Zuverlässigkeit verschiedener Werkstoffe und Bauteile, die während ihrer Lebensdauer zyklischen Belastungen ausgesetzt sind. Bei diesen Tests setzen Ingenieure Materialien und Strukturen wiederholten mechanischen Belastungen aus und simulieren so die Bedingungen, denen sie im normalen Gebrauch ausgesetzt sind. Ziel ist es, zu verstehen, wie sich Materialien unter wiederholten Be- und Entlastungszyklen verhalten, und den Punkt zu bestimmen, an dem sie aufgrund von Ermüdung versagen.
Ermüdungsprüfungen mit hohen Zyklen sind für Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, das Bauwesen und die verarbeitende Industrie unverzichtbar, wo die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Bauteilen von größter Bedeutung sind.
Was ist HCF (High Cycle Fatigue)?
Die Ermüdung bei hohen Zyklen (High Cycle Fatigue, HCF) eignet sich für Werkstoffe, die nur geringen Kräften ausgesetzt sind und bei denen die Verformung hauptsächlich elastischer Natur ist. HCF-Tests sind in der Regel kraftgesteuert und werden mit einer Million Zyklen oder mehr durchgeführt.
Bei Ermüdungstests wird gemessen, wie sich zyklische Kräfte im Laufe der Zeit auf ein Produkt oder einen Werkstoff auswirken, wobei unterschiedliche Lasten, Geschwindigkeiten und Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommen. Unsere Ermüdungsprüfverfahren, wie z. B. die hochzyklische Ermüdung, sind nützlich, um bestimmte Szenarien zu simulieren und reale Ausfälle zu untersuchen.
HCF-Testverfahren
Hochzyklische Ermüdungsversuche werden im Allgemeinen an Proben unter Last-/Spannungskontrolle durchgeführt, um S-N-Kurven (Spannungs-Lebensdauer) zu entwickeln. Eine S-N-Kurve wird erstellt, indem Proben unter konstanter Last/Spannung geprüft und die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen aufgezeichnet wird. Die Daten werden dann zusammengestellt und ein Best-Fit-Trend wird angewendet. Dadurch wird eine Beziehung zwischen einem bestimmten Belastungs-/Spannungsniveau und der Ermüdungslebensdauer des Werkstoffs hergestellt.
Während einer HCF-Prüfung werden die Proben je nach Materialart und Umgebungsbedingungen mit Frequenzen zwischen 20 Hz und 100 Hz belastet. Die Prüfung wird fortgesetzt, bis die Probe versagt oder eine vorher festgelegte Anzahl von Zyklen erreicht ist.
Warum bei HFG testen?
Das Verständnis dieses Verhältnisses zwischen Belastung/Beanspruchung und Ermüdungslebensdauer kann für die Entwicklung geeigneter Werkstoffe für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, den Motorsport, die Verteidigungsindustrie, die Erdölindustrie und die Energieerzeugung unerlässlich sein.
