K narušení kavitace dochází na materiálních površích, které jsou vystaveny intenzivní ultrazvukové kavitaci. "Kavitačně eroze" je rychlá metoda měření odolnosti materiálů nebo povlaků proti erozi při intenzivním namáhání a dalších faktorech eroze. Poskytuje snadné kvantitativní měření pro kontrolu kvality a užitečný při tvorbě materiálového výzkumu nebo povlaku.

Proč používat testování eroze v kavitaci?

Probíhající eroze nebo koroze může vyžadovat pravidelnou výměnu dílů nebo obnovu povrchových povlaků. Eroze povrchu materiálu způsobená mechanickými nebo chemickými vlivy je pomalý proces, který vede k postupnému ničení materiálových povrchů. Z tohoto důvodu může být hodnocení odolnosti materiálu vůči erozi nebo efektu eroze při kapalinách a suspenze velmi časově náročný proces.
Ultrazvuková zkouška eroze na kavitaci vystavuje povrch materiálu kontrolovaným, intenzivním, opakujícím se stresovým cyklům. To vede k významnému narušení povrchu materiálu v krátkém čase. Můžete rychle měřit odolnost proti erozi při pravidelné kontrole kvality výroby, vyhodnocování vstupních materiálů nebo během výzkumu a vývoje.
Standardní aplikace zahrnují metalurgické testování, testování povlaku na povlakování, testování nanesení na vrstvu nebo hodnocení inhibitorů eroze v kapalinách.

Proč kavitace způsobuje erozi povrchu?

Ultrazvuková zařízení, jako je UP400St (400 wattů, 24kHz) nebo UIP1000hdT (1000 wattů, 20kHz), jsou dvě ultrazvukové vibrace do kapalin, jako je voda. Rychlý reciproční pohyb vibrací v kapalině produkuje a zhroutí kavitační bubliny. Když se zřítí bubliny, dochází k vysokému lokalizovanému mechanickému namáhání v kapalině a na povrchu exponovaných materiálů. Tekuté trysky do 1000 km/h a lokální tlaky až na 1000atm vedou k rychlé únavě na povrchu materiálu. To může odstranit oxidy nebo Pasivační vrstvy, povlaky nebo hnilobení. Může způsobit nadývání pevných materiálů, jako je ocel, Titan, hliník, plast nebo sklo. Proto je testování eroz erozí destruktivní testovací metodou.

Jakým způsobem funguje kavitace?

Narušení kavitace materiálových povrchů způsobuje postupný úbytek materiálu. Materiálový úbytek můžete snadno změřit vážením materiálu v přesné stupnici před a po definované expozici kavitace. Typická změna hmotnosti pro zkoušku eroze je mezi 1 a 30 mg. Pro další standardizaci můžete vypočítat ztrátu svazku vydělením úbytku váhy hustotou materiálu. Střední Hloubka průniku (MDP) se vypočte tak, že se úbytek objemu rozdělí na plochu vzorku. Alternativně můžete změřit hloubku nadrozdání nebo posunuté hlasitost. Pomocí mikroskopické analýzy můžete získat další kvalitativní informace o způsobu eroze.
Při použití ultrazvukového zařízení Hielscher pro testování eroze, můžete nastavit teplotní rozsah a rozsah tlaku, na kterém chcete pracovat. Můžete upravit amplitudu sonikace. Všechny parametry jsou sledovány, zobrazeny a protokoovány na SD kartu. Není třeba instalovat žádné softwarové instalace. Pokud chcete, můžete ovládat a monitorovat Ultrazvukový proces z normálního webového prohlížeče, pokud připojíte ultrazvukové zařízení k počítači přes ethernetový kabel (včetně).

Jaká je standardní metoda ASTM G32 pro Erozitaci pomocí vibrační aparatury?

Standard ASTM G32-16 popisuje standardizovanou metodu eroze kavitace. Definuje jednoduchý, kontrolovatelný a reprodukovatelný test pro kvantifikaci a porovnání kavitační odolnosti různých materiálů. Specifikace ATSM G32-16 jsou užitečné pro srovnání vašich výsledků s ostatními publikacemi. Chcete-li provést testování eroze při kontrole kvality, doporučujeme přizpůsobit protokol pro testování eroze na vaše specifické požadavky. Budeme rádi, když vám budeme asistovat při návrhu přizpůsobeného protokolu o erozi v kavitaci. Pro více informací o testování eroze při erozi v souladu s ASTM-G32, prosím, klepněte sem!

Proč použít limit energie místo časového limitu?

Mnohá a testovací protokoly jsou určující dobu expozice. V ultrazvukových zařízeních Hielscher můžete přednastavit dobu sonizace a systém se po uplynutí této doby zastaví. Poté můžete vypočítat výslednou kavitační frekvenci v mm/hod nebo MM3/hod. Časový limit je přijatelný, pouze pokud nezměníte parametry, jako je hladina kapaliny, amplituda, tlak, teplota, tekuté složení nebo mezera mezi sonotrodem a povrchem materiálu. Změní-li se některý z těchto parametrů, bude to i síla ultrazvuku a intenzita kavitace. Je důležité, že skutečný netto výkon dodaný do kapaliny nesmí během trvání zkoušky kolířit.
V Hielscher ultrazvukových zařízeních můžete nastavit energetickou mez. V tomto případě se Ultrazvukový přístroj zastaví po dodání specifikované ultrazvukové energie. Zařízení Hielscher zobrazí a zaznamená parametry, jako je skutečná netto síla, amplituda, tlak a teplota kapaliny. Kolísání výkonu nebo úmyslné změny parametrů budou kompenzovány při použití energetického limitu. Poté můžete určit výslednou míru eroze v mm/kWhr, MM3/kWhr nebo mg/kWhr.
Pokud zvážíte vzorek mezi intervaly eroze, můžete vygenerovat křivku zobrazující mezní úbytek hmotnosti (rychlost úbytku hmotnosti v každém energetickém intervalu) nad kumulativním energetickým vzorkem.
Pro přesnější výsledky může zařízení provést automatickou kalibraci (30 sekund). Tím se měří síla všech amplitudových nastavení ve vzduchu při atmosférním tlaku. Zařízení Hielscher používá tato kalibrační data k tomu, aby v reálném čase přidělily velmi přesné hodnoty netto výkonu.

Tlak kapaliny při Sonikaci

Mnohé standardní protokoly pro testování eroze u kavitace používají ultrazvukovou kavitaci při vnějším tlaku. Tlak kapaliny je druhým nejdůležitějším faktorem intenzity sonikace. 10% nárůst okolního tlaku zvýší intenzitu sonikace asi o 10%. Intenzivnější kavitace zkracuje čas potřebný k dosažení určitého stupně kavitační eroze. Test pro jednotlivé vzorky může být často v intervalu od 15 do 120 minut. Máte-li k vyzkoušení mnoho vzorků, může práce s vyššími tlaky výrazně snížit čas každého testu. Zkoušky při 5 barg (73psig) vyžadují pro každou zkoušku přibližně 80% času.
Hielscher dodává tlakové a těsné zkušební kyvety s digitálním tlakovým senzorem pro zkoušku eroze. S použitím tlakové těsné kyvety můžete kontrolovat a udržovat tlak během každé zkoušky. Ultrazvukový generátor neustále monitoruje Tlakový senzor a protokoluje skutečný tlak na soubor CSV kompatibilní s aplikací Excel na kartě SD (včetně). Hielscher dodává Tlakové regulátory pro nastavení a udržení provozního tlaku.
Jako standardní Hielscherovi tlakové a těsné zkušební kyvety pro zkoušku eroze při erozi jsou hodnoceny pro TP 5barG (73psig). Na požádání jsou k dispozici vyšší tlaky až na 300 barg (4350psig).

Ultrazvuková frekvence

Testování eroze je obecně v dosahu 18-30kHz s nízkou frekvencí s nízkofrekvenční ultravysokou intenzitou. V tomto rozsahu má kolísání četnosti velmi omezený účinek na intenzitu kavitace. Všechna zařízení Hielscher pracují na konstantní frekvenci.

Vzdálenost od sonotrody

Zkoušený materiál může být namontován na sonotrodu nebo pod sonotrodem. Můžete vytvořit vzorek s vláknovou hmotou a připevnit jej na konec ultrazvukové sonotrody. V tomto případě se vzorek vibruje na specifikované ultrazvukové amplitudě a produkuje kavitaci na jeho povrchu. To vyžaduje přesné obrábění a ne všechny materiály jsou vhodné pro tuto volbu.
Alternativně můžete fixovat díl nebo vzorek v těsné blízkosti pod titanovou sonotrodou. V tomto případě titanový sonotrod produkuje kavitaci a povrch materiálu je vystaven kavitaci. Tato možnost je vhodnější, protože můžete do testovací buňky umístit vzorek různých velikostí nebo tvarů. Používáte-li větší sonotrodu, například sonotrode o průměru 50 mm nebo 80mm, můžete současně vystavit více dílů k eroze v kavitaci. To je velmi užitečné v případě, kdy je třeba testovat mnoho částí za den, například pro kontrolu kvality.
V obou případech je velmi důležité, aby byla vzdálenost mezi ultrazvukovým sonotrodem a povrchem materiálu vedle ní. Obecně platí, že při použití menší vzdálenosti je erozivní eroze rychlejší. Typické vzdálenosti se pohybují od 0,2 do 15 mm. Pro konečné výsledky byste měli použít stejnou vzdálenost pro všechny testy.

teplota kapaliny

Teplejší kapalina má za následek nižší ultrazvukovou intenzitu kavitace. Vstup mechanické energie kmitání do kapaliny způsobí zahřívání kapaliny. Aby byla zachována konstantní teplota během každého pokusu o erozi dutiny, je třeba kapalinu zchladit. Hielscher dodává opředené kontejnery a napnutý tlak. Alternativně můžete použít chladicí cívku v kádince nebo můžete kádinku vložit do ledové lázně. Chladicí kapalina, která prochází kabátem nebo chladicí cívkou, odstraňuje teplo z kapaliny.
Zařízení pro ultrazvukovou signalizaci Hielscher, jako je UP400St nebo UIP1000hdT, se nachází v PT100 teplotní sondě (včetně). Ultrazvukový generátor monitoruje skutečnou teplotu kapaliny a protokoluje teplotu v souboru CSV kompatibilním s aplikací Excel na kartě SD (včetně). Generátor je možné nastavit tak, aby pozastavoval testování eroze, pokud se teplota kapaliny příliš odchyluje od vaší nastavené polohy, například kvůli nedostatečné kapacitě chlazení. Generátor může znovu spustit sonfizaci, když tekutina dosáhla nastavené teploty znovu.

Kavitující tekutina

Při všeobecném testování eroze se používá voda, například destilovaná voda. Různé kapaliny vykazují různou charakteristiku kavitace. Je-li voda žíravá pro váš materiál, můžete vyzkoušet alternativní kapaliny, jako jsou nízkoviskozitní silikonové oleje nebo organická rozpouštědla, aby se odstranil nebo snížil žíravý faktor. Alternativně můžete nastavit tekutinu leptlejší, například změnou pH nebo větším abrazivním přidáním abrazivních částic. Pomocí testování eroze je možné vyhodnotit citlivost a žíravost kapalin, jako jsou vrtné blatníky nebo vyhodnotit účinnost koroze nebo inhibitorů eroze.

Obrábění

Při výrobě dílu nebo vzorku, CNC obrábění, broušení nebo leštění způsobují poškození struktury zrna poblíž povrchu materiálu. Tím se snižuje odolnost proti erozi.

Vrstvy pro pasivaci/oxid

Občas dochází k erozi a korozi. Voda jako destilovaná, demineralizovaná nebo deionizovaná voda může být žíravá pro mnoho materiálů. Ultrazvuková kavitace podporuje korozi. Pasivační vrstvy, například v anodizovaném hliníku, zvýší odolnost povrchu materiálu k erozi a korozi.

Jaká omezení testování eroze Cavitace mají?

Některé elastomery mohou vyžadovat velmi intenzivní expozici kavitace, aby se ukázala jakákoliv kavitační eroze. V tomto případě nesmí být sonikace bez přetlakové kyvety vykazovat žádný měřitelný účinek.