Kavitation erosion test

Kavitation erosion opstår på materielle overflader, der er udsat for intens ultralydkavitation. Kavitation erosion test er en hurtig metode til at måle erosion modstand af materialer eller belægninger til intens stress og andre erosion faktorer. Det giver en nem kvantitativ måling for kvalitetskontrol og en nyttig under materialeforskning eller belægning formulering.

Hvorfor bruge kavitation erosion test?

Løbende erosion eller korrosion kan kræve en regelmæssig udskiftning af dele eller fornyelse af overfladebelægninger. Materiale overfladeerosion på grund af mekaniske eller kemiske påvirkninger er en langsom proces, der resulterer i en gradvis ødelæggelse af materialeoverflader. Derfor kan vurderingen af materiale erosions modstanden eller erosions effekten af væsker og opslæmninger være en meget tidskrævende proces.
Ultralyd kavitation erosion test udsætter materiale overflade til kontrollerede, intens, gentagende stress cyklusser. Dette resulterer i en betydelig udhuling af materialets overflade på kort tid. Du kan hurtigt måle erosions modstanden for regelmæssig kvalitetskontrol i produktionen, for evaluering af indkommende materialer eller under forskning og udvikling.
Standard applikationer omfatter metallurgiske test, belægning formulering test, belægning ansøgning test eller evaluering af erosions inhibitorer i væsker.

Hvorfor kavitation forårsage overflade erosion?

Ultralydsenheder, såsom UP400St (400 watt, 24kHz) eller UIP1000hdT (1000 watt, 20 kHz) par ultralydsvibrationer i væsker, såsom vand. Den hurtige gensidige bevægelse af vibrationerne i væsken producerer og kollapser kavitationsbobler. Når boblerne kollapser, opstår der høj lokaliseret mekanisk belastning i væsken og på udsatte materialeoverflader. Flydende stråler på op til 1000km/t og lokale Tryk på op til 1000atm fører til hurtig træthed på materialets overflade. Dette kan fjerne oxid eller passivering lag, belægninger eller fouling. Det kan forårsage grubetæring af faste materialer, såsom stål, titanium, aluminium, plastik eller glas. Derfor kavitation erosion test er en destruktiv testmetode.

Hvordan virker kavitation erosion test arbejde?

Kavitation erosion af materialeoverflader forårsager gradvist materielle tab. Du kan måle materiale tabet nemt ved at veje materialet på en præcisions skala før og efter en defineret kavitations erosion eksponering. En typisk vægtændring for en kavitation erosion test er mellem 1 og 30mg. For yderligere standardisering kan du beregne volumen tabet ved at dividere vægttab med materiale tætheden. Den gennemsnitlige indtrængningsdybde (MDP) beregnes ved at dividere volumen tabet med prøve områdets overfladeareal. Alternativt kan du måle grubetæring dybden eller den forskudte lydstyrke. Du kan bruge mikroskopisk analyse til at få yderligere kvalitative oplysninger om erosions mønsteret.
Når du bruger en Hielscher ultralydsenhed til kavitation erosion test, kan du forudindstille temperaturområde og trykområde, som du vil arbejde på. Du kan justere sonikering amplitude. Alle parametre overvåges, vises og protocoled til et SD-kort. Du behøver ikke nogen proprietær software installation. Hvis du vil, kan du styre og overvåge ultralydsprocessen fra din almindelige web-browser, hvis du tilslutter ultralydsenheden til din computer via Ethernet-kablet (medfølger).

Hvad er ASTM G32 standard metode til kavitation erosion ved hjælp af en vibrerende apparat?

Den ASTM G32-16 standard beskriver en standardiseret metode til kavitation erosion. Det definerer en enkel, kontrollerbar og reproducerbar test for at kvantificere og sammenligne kavitation erosion modstand af forskellige materialer. De ATSM G32-16 specifikationer er nyttige til sammenligning af dine resultater med den af andre publikationer. Hvis du gerne vil implementere kavitation erosion test i kvalitetskontrol, vi anbefaler at tilpasse kavitation erosion testprotokol til dine specifikke krav. Vi vil være glade for at hjælpe dig med udformningen af en tilpasset kavitation erosion testprotokol. For mere information om kavitation erosion test i overensstemmelse med ASTM-G32, skal du klikke her!

Hvorfor skal jeg bruge en energi grænse i stedet for en tidsbegrænsning?

Mange publikationer og erosions test protokoller angiver en kavitations eksponeringstid. I Hielscher ultralydsenheder kan du forudindstille en sonikering tid, og systemet vil stoppe efter denne tid er gået. Derefter kan du beregne den resulterende kavitations erosions hastighed i mm/hr eller mm3/time. En tidsgrænse er acceptabel, kun hvis du ikke ændrer nogen parametre, såsom væskeniveau, amplitude, tryk, temperatur, flydende sammensætning eller kløft mellem sonotrode og materiale overflade. Hvis nogen af disse parametre ændrer sig, så vil kraften i sonikering og intensiteten af kavitation. Det er vigtigt, at den faktiske nettoeffekt, der leveres til væsken, ikke må svinge i løbet af testens varighed.
I Hielscher ultralydsenheder kan du indstille en energi grænse. I dette tilfælde vil ultralydsenheden stoppe, efter at den leverede den specificerede ultralyds energi. Hielscher enheden vil vise og registrere parametre, såsom faktiske nettoeffekt, amplitude, tryk og flydende temperatur. Udsving i effekt eller bevidste ændringer i parametre vil blive kompenseret, når der anvendes en energi grænse. Du kan derefter angive den resulterende kavitations erosions hastighed i mm/kWhr, mm3/kWhr eller mg/kWhr.
Hvis du vejer prøven mellem kavitation erosion intervaller, kan du generere kurve viser den marginale vægttab (vægttab sats i hvert energi interval) over den kumulative energi.
For at få mere præcise resultater kan enheden udføre en automatiseret kalibrering (30 sekunder). Dette måler kraften for alle amplitudeindstilling i luft ved omgivende tryk. Hielscher-enheden bruger disse kalibreringsdata til at give meget præcise nettoeffekt værdier i realtid.

Væsketryk under sonikering

Mange standardprotokoller for kavitation erosion test bruge ultralyd kavitation ved omgivende tryk. Flydende tryk er den næstvigtigste faktor for sonikering intensitet. En 10% stigning i omgivende tryk vil øge sonikering intensitet med omkring 10%. Mere intens kavitation reducerer den tid, der er nødvendig for at opnå en vis kavitations erosion. Ofte enkelt prøve test kan tage et sted fra 15 til 120 minutter. Hvis du har mange prøver at teste, kan arbejde ved højere tryk skære tiden for hver test betydeligt. Tests ved 5 Barg (73psig) kræver ca. 80% mindre tid til hver test.
Hielscher leverer tryktætte Testceller med en digitaltryk sensor til kavitation erosion test. Ved hjælp af en Tryk stram celle kan du styre og vedligeholde trykket under hver test. Ultralydgeneratoren overvåger konstant trykføleren og protokoller det faktiske tryk til en Excel-kompatibel CSV-fil på et SD-kort (medfølger). Hielscher leverer trykregulatorer til at indstille og vedligeholde driftstrykket.
Som standard Hielscher tryk stramme Testceller til kavitation erosion test er klassificeret til op TP 5barg (73psig). Højere tryk på op til 300barg (4350psig) er tilgængelige på anmodning.

ultralyds frekvens

I almindelighed, kavitation erosion test bruger lavfrekvent høj intensitet ultralyd i 18-30kHz rækkevidde. I dette interval har variationen af frekvensen meget begrænset effekt på kavitations intensiteten. Alle Hielscher-enheder arbejder med konstant frekvens.

Afstand fra Sonotrode

Det materiale, der skal testes kan monteres til sonotrode eller under sonotrode. Du kan lave et gevind materialeprøve og montere den til enden af ultralydsonotroden. I dette tilfælde vibrerer præparatet ved den specificerede ultralyds amplitude og producerer kavitation på dens overflade. Dette kræver præcisionsbearbejdning, og ikke alle materialer er velegnede til denne mulighed.
Alternativt kan du fikat en del eller en prøve i umiddelbar nærhed under en titanium sonotrode. I dette tilfælde, titanium sonotrode producerer kavitation og materialets overflade er udsat for kavitation. Dette er den mere bekvemme mulighed, da du kan placere prøve af forskellige størrelser eller former i test cellen. Hvis du bruger en større sonotrode, såsom en 50mm eller 80mm diameter sonotrode, du kan udsætte flere dele til kavitation erosion på samme tid. Dette er meget nyttigt, når du skal teste mange dele om dagen, fx for kvalitetskontrol.
I begge tilfælde er afstanden mellem ultralydsonotroden og materialets overflade ved siden af det meget vigtigt. I almindelighed, kavitation erosion er hurtigere, når du bruger en mindre afstand. Typiske afstande spænder fra 0,2 til 15mm. For afgørende resultater, skal du bruge den samme afstand til alle tests.

flydende temperatur

Varmere væske resulterer i en lavere ultralydkavitations intensitet. Tilførslen af mekanisk vibrations energi i væsken vil få væsken til at varme op. For at opretholde en konstant temperatur under hver kavitation erosion test, væsken skal afkøles. Hielscher leverer dobbeltvægget containere og dobbeltvægget tryk stramme celler. Alternativt kan du bruge en køle spole i et bægerglas eller du kan sætte bægerglasset i et isbad. En kølervæske, der løber gennem jakken eller gennem køle spolen, fjerner varmen fra væsken.
Hielscher ultralydsenheder, såsom UP400St eller UIP1000hdT kommer med en PT100 temperatursonde (medfølger). Ultralydgeneratoren overvåger den faktiske væsketemperatur kontinuerligt og protokoller temperaturen til en Excel-kompatibel CSV-fil på et SD-kort (medfølger). Du kan indstille generatoren til at standse kavitations erosions testen, hvis den flydende temperatur afviger for meget fra dit set-punkt, fx på grund af utilstrækkelig kølekapacitet. Generatoren kan genoptage sonikering automatisk, når væsken nåede den angivne temperatur igen.

Cavitating væske

I almindelighed kavitation erosion test bruger vand, såsom destilleret vand. Forskellige væsker udviser forskellige kavitations egenskaber. Hvis vand er ætsende for dit materiale, kan du prøve alternative væsker, såsom silikone olier med lav viskositet eller organiske opløsningsmidler for at eliminere eller reducere den ætsende faktor. Alternativt kan du gøre væsken mere ætsende, fx ved at ændre pH eller mere slibende ved at tilføje slibende partikler. Du kan bruge kavitation erosion test til at evaluere erosivitet og korrosivitet af væsker, såsom Boremudder eller til at evaluere effektiviteten af korrosion eller erosion hæmmere.

Bearbejdning

Når du fremstiller en del eller en prøve, forårsager CNC-bearbejdning,-slibning eller-polering skader på korn strukturen tæt på materialets overflade. Dette reducerer erosions modstanden.

Passivering/oxid lag

Meget ofte erosion og korrosion sker på samme tid. Vand, såsom destilleret, demineraliseret eller afioniseret vand, kan være ætsende for mange materialer. Ultralyd kavitation fremmer korrosion. Passivering lag, fx på anodiseret aluminium vil øge modstanden i en materiale overflade til erosion og korrosion.

Hvilke begrænsninger har kavitation erosion test?

Nogle elastomerer kan kræve meget intens kavitation eksponering for at vise nogen kavitation erosion overhovedet. I dette tilfælde kan sonikering uden en trykbærende celle ikke vise nogen målbar effekt.