疲劳试验机

用于测量材料或产品的物理性能

疲劳试验机，是一种主要用于测定金属及其合金材料在室温状态下的拉伸、压缩或拉、压交变负荷的疲劳性能试验的机器。

定义

疲劳试验机特点是可以实现高负荷、高频率、低消耗，从而缩短试验时间，降低试验费用。

疲劳试验机用于进行测定金属、合金材料及其构件（如操作关节、固接件、螺旋运动件等）在室温状态下的拉伸、压缩或拉压交变负荷的疲劳特性、疲劳寿命、预制裂纹及裂纹扩展试验。高频疲劳试验机在配备相应试验夹具后，可进行正弦载荷下的三点弯曲试验、四点弯曲试验、薄板材拉伸试验、厚板材拉伸试验、强化钢条拉伸试验、链条拉伸试验、固接件试验、连杆试验、扭转疲劳试验、弯扭复合疲劳试验、交互弯曲疲劳试验、CT试验、CCT试验、齿轮疲劳试验等。

试验方法

疲劳试验是指通过金属材料实验测定金属材料的σ-1，绘制材料的S-N曲线，进而观察疲劳破坏现象和断口特征，进而学会对称循环下测定金属材料疲劳极限的方法。检测设备一般有疲劳试验机和游标卡尺。

在足够大的交变应力作用下，于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口明显地分为两个区域：较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙的断裂区。裂纹形成后，交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合，相互挤压反复研磨，光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化，在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区，则是最后突然断裂形成的。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。

分类

疲劳试验机根据试验频率可分为低频疲劳试验机、中频疲劳试验机、高频疲劳试验机、超高频疲劳试验机。频率低于30Hz的称为低频疲劳试验机，30-100Hz的称为中频疲劳试验机，100-300Hz的成为高频疲劳试验机，300Hz以上的成为超高频疲劳试验机。机械与液压式一般为低频，电机驱动一般为中频和低频，电磁谐振式为高频，气动式和声学式为超高频。

复合材料不可以用电磁式高频疲劳试验机进行疲劳试验，因为电磁式是采用电磁谐振原理驱动的，与试样的刚性有关，所以复合材料只能用电机驱动疲劳试验。

工作原理

高频疲劳试验机根据电磁谐振的原理工作，依靠电磁铁的震荡施加载荷，是载荷比较大20KN-300KN，频率80-250Hz测试时间短的首选。需要调频率，频率时固定几个档，根据使用客户的反馈，调频操作比较麻烦。

低频疲劳试验机根据电液伺服的原理工作，依靠液压作动缸的往复运动施加载荷，大载荷5KN-1000KN低频率0-10Hz的首选，一般建议在10Hz左右使用，更高的频率对于液压伺服阀、密封圈等等部件的摩擦损伤太大，后面的维护成本太高，不建议使用更高频率。如果不考虑维护成本，使用20Hz，30Hz也是可以的，只是液压疲劳试验机的寿命会受到重大的影响。

电机驱动疲劳试验机根据电场与磁场的关系，通过磁场的来回移动实现往复运动施加载荷，是小载荷20N-30KN，频率0-100Hz要求高的首选，频率随意可以设置。是小载荷，中频率的首选。

维护

不过，同样是20KN的疲劳试验机系统，电机驱动疲劳试验机系统购买非常昂贵，但是液压疲劳试验机它有许多活动部件和密封件，维护费用高。另外，其能源成本也很高，因为泵必须连续运转，而且油被看作有害废料，一旦污染就必须更换。由于传动装置和/或伺服阀的密封件摩擦，分辨率和保真度可能受到限制，而且传动装置的活动质量非常高。在多轴应用时由于摩擦，传动装置的侧向负荷还会引起波形扭曲或密封件磨损

液压疲劳试验机需要定期停机做一些维护

1、定期更换油路滤芯，清理变质油

电液伺服压力试验机由于此次故障由液压油中金属污染造成，因此定期更换该系统油路中的滤芯，放掉滤油器中存油，可防止污物进入伺服阀，有效的防止故障发生，延长伺服阀的运行时间。

力矩马达和先导阀完全浸泡在与回油相通的油液里，位置又处于管道的盲端，所以该处的油液几乎不流动，易氧化变质，因此需定期放掉变质的液压油。

2、定期更换液压油，加强液压油的管理

液压油在长期工作中会氧化焦化，并且液压系统中的泵．阀、油缸等的磨损，会产生一些金属屑，它们会降低液压油的品质，造成故障。根据液压油使用周期和油品化验结果，要每10个月更换一次液压油，才能保证设备无计划外停机。

3、定期更换伺服阀

有些故障的直接原因为力矩马达被污染导致伺服阀动作不良，因此定期清洗、更换力矩马达和先导阀，防止污染，从而杜绝故障发生。伺服阀的装拆应在尽可能干净的环境中进行，操作时应先去掉接到伺服阀上的电气信号，再卸掉液压系统的压力，然后拆下伺服阀。在干净、相容的商用溶剂中清洗所有的零件，零件可以晾干或用软气管以洁净、干燥的空气吹干。清洗后的伺服阀，可以作为备件轮流使用，降低费用。

4、定期更换密封圈

定期检查主机和油源处是否有漏油的地方，如发现有漏油，应及时更换密封圈或组合垫。

5、定期更换滤芯

液压滤芯概述液压滤芯应用在液压系统中，用于滤除系统中的颗粒杂物及橡胶杂质，保证液压系统的清洁度，根据机器的使用情况及油的使用期限，定期更换吸油过滤器和滤芯。

比较

1、干净，不用担心漏油等现象。

2、稳定，不会因为阻力的变化影响设备运行的稳定性。

3、噪音低，传统的液压伺服必需把泵放的更远，以减少噪音。

4、安装维护简单方便，不用经常停机更换液压油等等工作，后续的电机维护成本几乎为零，但是液压伺服的设备，使用频率越高维护成本也越高，到了最后因无法忍受高额的维护成本而减少设备的使用。

5、省电无需水源，使用成本低，一般电机的功率只有几千瓦或几百瓦。

6、安全，不用担心高压油管长时间的使用，老化了高压油的泄漏而造成人身的安全影响。

7、使用寿命长，几乎免维护的电机可以长时间不间断的使用。