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什么是机械测试?为什么它在整个产品生命周期中很重要?

专职专家 巴里·沃德和马尔克·佩里

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机械测试 是任何设计和制造过程的标准和必要部分吗. 无论是表征材料的性能,还是为最终产品提供验证, 确保安全至关重要. 测试在确保具有成本效益的设计以及技术发展和优势方面也起着至关重要的作用. 

机械测试要求 

所需的试验方法在零件的图纸上有明确规定, 这意味着测试的责任落在了为该部件签约的制造商身上.

测试 requirements are not always set by governing bodies; experienced design 和 manufacturing teams also underst和 the value of testing to validate models, 做出改进, 提高零件的整体质量. 当面对测试的成本和时间影响时, 这个过程似乎很昂贵. 然而, 当涉及到降低成本时,这是一个很好的起点,因为当零件在使用中出现意外故障时,会产生更高的成本和时间影响. 

 

常见的机械测试类型

这一过程始于对图纸或零件规格的审查,以确定适当的测试方法, 这可以包括: 

模型生成和验证

当涉及到简化设计过程, 组件和组件的实体建模, 随着 有限元分析(FEA),都是工程师的绝佳工具. 通常,机械测试的目的是生成这些有限元分析程序所需的数据,以生成初始部件模型. 话虽如此, 有限元模型不能保证准确的结果, 所以最实际的方法是:

  1. 开发一个健壮的模型 材料试验数据 对于材料
  2. 执行有限元分析以确定理论应力水平和位置
  3. 使用产品鉴定试验或材料试验对部件切割(首件检验),以验证有限元模型.

由于测试提供了经验数据,它可以用来回溯和完善有限元模型. 一旦完成了这一步, 在模型中进行设计修改要容易得多,也更可靠,而不需要增加大量原型和测试迭代的时间和成本. 

拉伸试验

原料批次容易发生变化,所以 拉伸试验 确保每批材料达到最低强度和延展性要求. 尽管材料供应商有能力处理这些测试, 他们建议使用第三方实验室检测作为独立和额外的确认. 确认原材料在可接受范围内是防止未来出现问题的最简单和最具成本效益的保证之一. 

化学分析

化学分析 对于材料和产品制造商来说也是必不可少的,因为它确定了制造和产品开发中使用的材料的成分和质量. 在产品开发过程的早期阶段, 为了避免在使用中出现故障,必须对材料进行验证.

硬度

硬度测试 在生产后是否需要进行热处理以确认是否合格. 比如拉伸试验, 这是一种快速且廉价的测试方法,通常不需要对最终部件进行破坏性测试. 

疲劳测试

 在大多数应用程序中,目标 疲劳测试 是开发一个疲劳强度曲线,表征材料在波动应力水平上抵抗循环载荷的能力,还是建立在部件寿命期内不会经历疲劳的操作条件. 一旦建立了这条曲线, 将结果与零件设计标准进行比较,以确保材料将使组件能够实现其预期寿命. 

 由于切口和孔等复杂的尺寸特征,最终零件的几何形状可能使应用原材料疲劳数据变得具有挑战性. 在这种情况下,建议对最终零件进行疲劳试验. 超越前面讨论的方法, 这可能需要更复杂的测试设置,并包括一些生产部件的破坏. 这种方法的优点是,不仅可以生成疲劳强度曲线, 但失效模式将被确定. 这些知识对于设计改进和维护计划是有价值的. 

疲劳与断裂力学

 疲劳和 断裂力学 提供材料抗缺陷能力和对其强度影响的数据. 当涉及到制定维护计划和预测组件的使用寿命, 乏力, 断裂力学测试是一种非常流行的工具. 有些机器部件在使用寿命中不可避免地会出现裂纹. 更换零件太贵了,而且, 在很多情况下, completely unnecessary; the key is to determine the severity of the flaw 和 recognize when it crosses the line to become a critical matter. 

 疲劳和断裂力学由许多不同的静态和动态测试组成,这些测试表征了材料在裂纹产生后对裂纹扩展的抵抗力. 这种对材料在这种条件下如何反应的了解使工程师能够估计部件的寿命. 这意味着, 在某些情况下, 昂贵的维修可以推迟到一个方便安排工作的时间. 了解哪些材料具有更高的断裂韧性可以改进设计并延长部件的预期寿命. 

应力断裂和蠕变试验

应力破坏 在整个产品生命周期中是必不可少的. 它为工程师提供了关键信息, 通过深入了解长期应力和温度对材料和产品的影响,使他们能够防止故障. 

 

测试值得投资吗?

 由于产品测试通常涉及专门的测试设备, 的定制设备, 熟练的测试工程师, 以及用于测试的额外产品和材料, 它需要组织的投资. 考虑到当今竞争激烈的市场, 当预算在项目开始时就已经受到挤压时,这种投资可能很难证明是合理的. 然而, 不能低估的是,未能执行适当的测试可能会产生毁灭性的后果,其成本可能比测试本身要高得多. 

在这里, 我们来看看组织在决定放弃测试时所面临的一些实际成本: 

内部审计

避免测试的第一个也是成本最低的后果是通过内部审计或质量检查发现不符合项. 这并不是最坏的情况,因为产品还没有离开场地, 这意味着损害是有限的. 这种情况可以通过分离受影响的产品来缓解, 符合性评价, 和, 如果有必要的话, 进行必要的返工. 

审计失败

 受到审计结果的影响是避免测试需求的更严重的后果之一. 在这个阶段发现的任何错误都可以纠正,因为受影响的产品可以被召回和评估, 对重新出厂的产品进行返工和维修. 然而, 还有时间和成本方面的问题, 组织可能会失去客户的信任和潜在的有价值的合同. 

增加的成本

如果缺乏精确的模型, 产品和组件常常被过度设计, 让它们变得更贵. 使用合适的模型,并根据经验测试数据设计组件, 创建组件的前置时间可以缩短. 

产品失败 

不进行测试的最大代价是灾难性的产品失败. 其结果可能是毁灭性的, 从产品损坏到生命损失, 对于那些面临法律起诉的组织来说,其后果是永久性的. 

请放心,由于彻底的质量检查,产品故障很少发生. 然而, 质量工程师的责任是确保项目和产品生命周期的每个阶段的绝对产品一致性,这对他们来说应该是不舒服的. 通过提供强大的内部测试能力,并与认可的实验室合作, 组织可以帮助确保每一步的连续性和质量. 

努力防止未来的失败

产品是否在测试阶段或使用中出现故障, 失效分析是产品开发和系统改进的一个重要方面, 这有助于我们从过去中学习, 并有助于防止未来的失败.

故障分析是多方面的, 确定材料或产品失败的方式和原因的整体方法. 任何调查的初始阶段都包括深入发现围绕故障的情况和任何相关背景信息的阶段, 包括环境因素, 申请类型, 使用寿命, 以及相关的设计信息. 然后,元件失效分析人员应用各种分析方法和工具来检查失效部件.

基于故障分析过程发现, im体育APP专家提供建议,并与客户密切合作,为各种产品和材料找到问题的解决方案. 我们的材料专业知识与我们对服务环境对材料或产品的影响的了解相结合,使我们能够快速提供全面的结果.

而确定任何失败的根本原因和相关责任是主要目标, 附加价值在于防止未来发生.

 

im体育APP优势

im体育APP为金属和非金属材料提供了一系列的机械测试能力,以确保产品具有成本效益和技术先进,并在其整个生命周期中保持安全和适合用途. 无论是测试标准方法还是开发自定义程序, 我们的专家可以为您提供准确的, 无论项目大小,结果都是可靠的. 更多信息请im体育APP的同事.

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