Low-Cycle-Fatigue (LCF)

Unter zyklischer Beanspruchung können Bauteile vorzeitig versagen. Das kann ein wichtiges Kriterium für die  Auslegung von Bauteilen sein. Daher führt man in der Werkstofftechnik bzw. Materialprüfung Versuche zur Ermittlung von Materialeigenschaften durch. Man unterscheidet dabei zwei verschiedene Arten von Ermüdung: 

  • Low-Cycle-Fatigue (LCF) für die Niedriglastwechsel-Ermüdung
  • High-Cycle-Fatigue (HCF) für Dauerschwingverhalten

 

In diesem Artikel befassen wir uns mit dem Low-Cycle-Fatigue. Beim LCF wird der Prüfling bei hohen Schwingungsamplituten und plastischer Verformung getestet. Die Belastung sorgt in vielen Fällen für ein Versagen der Probe innerhalb von 10.000 Zyklen. Die Testfrequenz liegt typischerweise zwischen 0,01 und 5 Hz.

  

LCF-Versuche messen

Die H.-D. Rudolph GmbH befasst sich seit ihrer Gründung mit der Dehnungsmessung bei LCF-Versuchen. Da die Frequenzen bei der Versuchsdurchführung recht niedrig sind, geht es bei der Auswahl von Messgeräten vor allem um eine hohe Auflösung. Darüber hinaus sollen die Messgeräte auch an sehr heißen Proben (bis 3000 Grad Celsius) messen können. Der Vorteil des elektro-optischen Messprinzips besteht darin, dass alle mechanischen Bauteile im Messgerät fest montiert sind und es somit zu keinem mechanischen Verschleiß während des Betriebs kommt.

Sofern Sie bei einem LCF-Versuch messen möchten, kontaktieren Sie uns bitte, um ein auf Ihre Anforderungen zugeschnittenes System anzufragen. Um Ihnen einen ersten Überblick über unsere Möglichkeiten zu geben folgt nun die Vorstellung einiger Standardlösungen für LCF-Versuche.

 

CCD-Zeilensensor ZS64A5K

Der ZS64A5K ist ein CMOS-Zeilensensor, der sich eines digitalen Linienabtastverfahrens bedient, um Kantenpositionen (Hell-Dunkel-Kontrast) berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares Array im Sensor abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 5 mm und 5000 mm.

 

ZS32

Besonderheiten des ZS64A5K:

  • Sehr hohe Auflösung von 1:64000
  • Messbereich: 5 mm – 5000 mm
  • Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
  • Abtastrate: 4673/s
  • Schmale Abtastbreite
  • Standardversion: Detektieren von zwei Kantenpositionen, hell/dunkel oder dunkel/hell
  • Messwerte: Kante A, Kante B, B-A oder (A+B)/2
  • Optional: Detektieren von max. 8 Kantenpositionen
  • Analoge, kalibrierte Messwerte sofort nach jedem Abtastvorgang
  • Anzeige mit integriertem LCD-Bildschirm
  • Der ZS64A5K ist zum Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung ausgelegt.

 

 

ZS128 (Digitales Extensometer)

Digital Extensometer ZS 32

Mit einer Auflösung von 1:128000 bei 4673 Messungen pro Sekunde misst das digitale Extensometer ZS128 auf elektro-optischem Wege Dehnungen an Materialproben. Die digitalen Sensorelemente garantieren eine hohe Konstanz und wartungsfreien Betrieb. Die Ausgabe kalibrierter Messwerte erfolgt unmittelbar sowohl im Kurzzeitversuch als auch beim Dauertest. Der ZS128 ist in der Lage an bis zu 3000° C heißen Materialien Dehnungsmessungen durchzuführen.

 

Besonderheiten des ZS128 (Digitales Extensometer)

  • Messbereiche: 2 mm - 1000 mm
  • Messabstände: 40 mm - 10 m
  • Auflösung: 0,0016 %
  • Abtastrate:  4673/s

 

 

Zeilensensoren ZS16A und ZS16AHS

ZS32

ZS16A und ZS16AHS sind Zeilensensoren, die sich eines digitalen Linienabtastverfahrens bedienen, um Positionen berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares Array im ZS16A bzw. ZS16AHS abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 1 mm und 2000 mm. 

 

Besonderheiten des ZS16A und ZS16AHS:

 

  • Hohe Auflösung: 1:16000 (interpoliert)
  • Messbereiche: 1 mm - 2000 mm
  • Messabstände: 20 mm - 200 m
  • Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
  • Abtastrate ZS16A: 1000/s
  • Abtastrate ZS16AHS: 4673/s 
  • Schmale Abtastbreite
  • Analoge Messwertausgabe
  • Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung 
  • Kalibrierte Live-Ausgangssignale für dehnungsgeregelte Versuche 

 

Video LCF-Versuch: