Kavitatsiooni erosiooni testimine

Kavitatsiooni erosioon toimub materjali pindadel, mis puutuvad kokku intensiivse ultraheli kavitatsiooniga. Kavitatsiooni erosiooni testimine on kiire meetod materjalide või katete erosioonikindluse mõõtmiseks intensiivsele stressile ja muudele erosiooniteguritele. See pakub lihtsat kvantitatiivset mõõtmist kvaliteedikontrolliks ja kasulikku materjali uurimisel või katte valmistamisel.

Miks kasutada kavitatsiooni erosiooni testimist?

Pidev erosioon või korrosioon võib nõuda osade korrapärast väljavahetamist või pinnakatete uuendamist. Mehaanilistest või keemilistest mõjudest tingitud materjali pinnaerosioon on aeglane protsess, mille tulemuseks on materjali pindade järkjärguline hävitamine. Seetõttu võib materjali erosioonikindluse või vedelike ja läga erosiooniefekti hindamine olla väga aeganõudev protsess.
Ultraheli kavitatsiooni erosiooni testimine paljastab materjali pinnale kontrollitud, intensiivsed, korduvad stressitsüklid. Selle tulemuseks on materjali pinna märkimisväärne erosioon lühikese aja jooksul. Saate kiiresti mõõta erosioonikindlust regulaarse kvaliteedikontrolli jaoks tootmises, sissetulevate materjalide hindamiseks või uurimis- ja arendustegevuse ajal.
Standardrakendused hõlmavad metallurgilisi katseid, katte koostise katsetamist, kattekihi pealekandmise katsetamist või erosiooni inhibiitorite hindamist vedelikes.

Miks põhjustab kavitatsioon pinnaerosiooni?

Ultraheli seadmed, nagu UP400St (400 vatti, 24 kHz) või UIP1000hdT (1000 vatti, 20 kHz) paar ultraheli vibratsiooni vedelikeks, näiteks veeks. Vibratsiooni kiire vastastikune liikumine vedelikus tekitab ja ahendab kavitatsioonimulle. Kui mullid kokku varisevad, tekib vedelikus ja avatud materjali pindadel kõrge lokaliseeritud mehaaniline koormus. Vedelikujoad kiirusega kuni 1000km/h ja kohalik rõhk kuni 1000atm põhjustavad materjali pinnal kiiret väsimust. See võib eemaldada oksiidi- või passiveerimiskihid, katted või saastumise. See võib põhjustada tahkete materjalide, näiteks terase, titaani, alumiiniumi, plasti või klaasi lõhenemist. Seega on kavitatsiooni erosiooni testimine hävitav katsemeetod.

Kuidas kavitatsiooni erosiooni testimine toimib?

Materjali pindade kavitatsiooni erosioon põhjustab järkjärgulist materjali kadu. Materjali kadu saate hõlpsalt mõõta, kaaludes materjali täppisskaalal enne ja pärast kindlaksmääratud kavitatsioonierosiooniga kokkupuudet. Kavitatsiooni erosioonitesti tüüpiline kaalumuutus on vahemikus 1 kuni 30 mg. Edasiseks standardimiseks saate arvutada mahukaotuse, jagades kaalukaotuse materjali tihedusega. Keskmine läbitungimissügavus (MDP) arvutatakse, jagades mahukao proovi pindalaga. Teise võimalusena saate mõõta aukude sügavust või nihutatud mahtu. Erosioonimustri kohta täiendava kvalitatiivse teabe saamiseks võite kasutada mikroskoopilist analüüsi.
Kui kasutate kavitatsiooni erosiooni testimiseks Hielscheri ultraheli seadet, saate eelnevalt seadistada temperatuurivahemiku ja rõhuvahemiku, mida soovite töötada. Saate reguleerida ultrahelitöötluse amplituudi. Kõiki parameetreid jälgitakse, kuvatakse ja protokollitakse SD-kaardile. Te ei vaja varalist tarkvara installimist. Soovi korral saate ultraheli protsessi kontrollida ja jälgida oma tavalisest veebibrauserist, kui ühendate ultraheli seadme arvutiga Etherneti kaabli kaudu (kaasa arvatud).

Mis on ASTM G32 standardmeetod kavitatsiooni erosiooniks vibreeriva aparaadi abil?

ASTM G32-16 standard kirjeldab kavitatsiooni erosiooni standardiseeritud meetodit. See määratleb lihtsa, kontrollitava ja reprodutseeritava katse erinevate materjalide kavitatsioonierosioonikindluse kvantifitseerimiseks ja võrdlemiseks. ATSM G32-16 spetsifikatsioonid on kasulikud teie tulemuste võrdlemiseks teiste väljaannete tulemustega. Kui soovite kvaliteedikontrollis rakendada kavitatsiooni erosiooni testimist, soovitame kohandada kavitatsiooni erosioonikatse protokolli oma konkreetsete nõuetega. Meil on hea meel aidata teid kohandatud kavitatsiooni erosioonitesti protokolli kujundamisel. Lisateavet kavitatsiooni erosiooni testimise kohta vastavalt ASTM-G32-le klõpsake siin!

Miks ma peaksin ajapiirangu asemel kasutama energiapiirangut?

Paljud väljaanded ja erosioonikatse protokollid määravad kavitatsiooniga kokkupuute aja. Hielscheri ultraheli seadmetes saate ultrahelitöötluse aja eelseadistada ja süsteem peatub pärast selle aja möödumist. Seejärel saate arvutada saadud kavitatsiooni erosioonikiiruse mm / h või mm3 / h. Ajapiirang on vastuvõetav ainult siis, kui te ei muuda mingeid parameetreid, nagu vedeliku tase, amplituud, rõhk, temperatuur, vedeliku koostis või sonotrode ja materjali pinna vahel. Kui mõni neist parameetritest muutub, muutub ka ultrahelitöötluse võimsus ja kavitatsiooni intensiivsus. On oluline, et vedelikku üleantav tegelik kasulik võimsus ei kõikuks katse kestel.
Hielscheri ultraheli seadmetes saate määrata energiapiiri. Sellisel juhul peatub ultraheli seade pärast määratud ultraheli energia tarnimist. Hielscheri seade kuvab ja salvestab parameetreid, nagu tegelik kasulik võimsus, amplituud, rõhk ja vedeliku temperatuur. Võimsuse kõikumine või parameetrite tahtlik muutmine kompenseeritakse energia piirväärtuse kasutamisel. Seejärel saate määrata saadud kavitatsiooni erosioonikiiruse mm/kWhr, mm3/kWhr või mg/kWhr.
Kui kaalute proovi kavitatsiooni erosiooniintervallide vahel, saate genereerida kõvera, mis näitab marginaalset kaalulangust (kaalukaotuse määr igas energiaintervallis) kumulatiivse energia suhtes.
Täpsemate tulemuste saamiseks saab seade teostada automaatse kalibreerimise (30 sekundit). See mõõdab kõigi amplituudide võimsust õhus ümbritseva õhu rõhul. Hielscheri seade kasutab neid kalibreerimisandmeid väga täpsete kasulike võimsusväärtuste saamiseks reaalajas.

Vedeliku rõhk ultrahelitöötluse ajal

Paljud kavitatsiooni erosiooni testimise standardprotokollid kasutavad ultraheli kavitatsiooni ümbritseva õhu rõhul. Vedeliku rõhk on ultrahelitöötluse intensiivsuse teine kõige olulisem tegur. Ümbritseva õhu rõhu 10% suurenemine suurendab ultrahelitöötluse intensiivsust umbes 10%. Intensiivsem kavitatsioon vähendab aega, mis on vajalik teatud kavitatsioonierosiooni saavutamiseks. Sageli võib ühe proovi test kesta kuskil 15 kuni 120 minutit. Kui teil on testimiseks palju proove, võib kõrgema rõhu all töötamine iga testi aega märkimisväärselt vähendada. Testid 5 barg (73psig) juures nõuavad iga testi jaoks umbes 80% vähem aega.
Hielscher varustab rõhukindlaid katserakke digitaalse rõhuanduriga kavitatsiooni erosiooni testimiseks. Survekindla raku abil saate iga testi ajal rõhku kontrollida ja säilitada. Ultraheli generaator jälgib rõhuandurit pidevalt ja protokollib tegeliku rõhu Exceliga ühilduvale CSV-failile SD-kaardil (kaasa arvatud). Hielscher varustab rõhuregulaatoreid töörõhu seadistamiseks ja säilitamiseks.
Standardse Hielscheri survekindlate katserakkudena kavitatsiooni erosiooni testimiseks on hinnatud kuni tp 5barg (73psig). Soovi korral on saadaval kõrgemad rõhud kuni 300barg (4350psig).

Ultraheli sagedus

Üldiselt kasutab kavitatsiooni erosiooni testimine madala sagedusega suure intensiivsusega ultraheli vahemikus 18-30kHz. Selles vahemikus on sageduse varieerumisel väga piiratud mõju kavitatsiooni intensiivsusele. Kõik Hielscheri seadmed töötavad konstantsel sagedusel.

Kaugus Sonotrodest

Testitavat materjali saab paigaldada sonotrode külge või sonotrode alla. Saate teha keermestatud materjali proovi ja paigaldada selle ultraheli sonotrode lõpuni. Sel juhul vibreerib proov määratud ultraheli amplituudiga ja tekitab selle pinnal kavitatsiooni. See nõuab täppistöötlust ja mitte kõik materjalid ei sobi selle valiku jaoks.
Teise võimalusena saate fikseerida osa või proovi titaanist sonotrode vahetus läheduses. Sel juhul tekitab titaansonotrode kavitatsiooni ja materjali pind puutub kokku kavitatsiooniga. See on mugavam valik, kuna saate katsekambrisse paigutada erineva suuruse või kujuga proovi. Kui kasutate suuremat sonotrode, näiteks 50 mm või 80 mm läbimõõduga sonotrode, võite kavitatsiooni erosioonile korraga kokku puutuda mitme osaga. See on väga kasulik, kui peate testima paljusid osi päevas, nt kvaliteedikontrolliks.
Mõlemal juhul on ultraheli sonotrode ja selle kõrval asuva materjali pinna vaheline kaugus väga oluline. Üldiselt on kavitatsiooni erosioon väiksema vahemaa kasutamisel kiirem. Tüüpilised vahemaad jäävad vahemikku 0,2 kuni 15 mm. Lõplike tulemuste saamiseks peaksite kõigi testide jaoks kasutama sama vahemaad.

vedeliku temperatuur

Soojema vedeliku tulemuseks on madalam ultraheli kavitatsiooni intensiivsus. Mehaanilise vibratsioonienergia sisestamine vedelikku põhjustab vedeliku kuumenemise. Püsiva temperatuuri säilitamiseks iga kavitatsioonierosioonikatse ajal tuleb vedelik jahutada. Hielscher varustab ümbrisega konteinereid ja ümbrisega survekindlaid rakke. Teise võimalusena võite kasutada keeduklaasis jahutusspiraali või panna keeduklaasi jäävanni. Jahutusvedelik, mis jookseb läbi jope või läbi jahutusspiraali, eemaldab vedelikust soojuse.
Hielscheri ultraheli seadmed, nagu UP400St või UIP1000hdT, on varustatud PT100 temperatuurianduriga (kaasa arvatud). Ultraheli generaator jälgib pidevalt tegelikku vedeliku temperatuuri ja protokollib temperatuuri Exceliga ühilduvasse CSV-faili SD-kaardil (kaasa arvatud). Saate seadistada generaatori kavitatsiooni erosioonikatse peatama, kui vedeliku temperatuur peaks teie seadistuspunktist liiga palju kõrvale kalduma, näiteks ebapiisava jahutusvõimsuse tõttu. Generaator võib ultrahelitöötlust automaatselt jätkata, kui vedelik saavutas uuesti määratud temperatuuri.

Kaviteeriv vedelik

Üldiselt kasutatakse kavitatsiooni erosioonikatsetes vett, näiteks destilleeritud vett. Erinevatel vedelikel on erinevad kavitatsiooniomadused. Kui vesi on teie materjali söövitav, võiksite söövitava teguri kõrvaldamiseks või vähendamiseks katsetada alternatiivseid vedelikke, näiteks madala viskoossusega silikoonõlisid või orgaanilisi lahusteid. Teise võimalusena võite muuta vedeliku söövitavamaks, nt muutes pH-d või abrasiivsemaid osakesi lisades. Kavitatsioonierosiooni testimise abil saate hinnata vedelike, näiteks puurimismudade erosiooni ja söövitavust või korrosiooni või erosiooni inhibiitorite tõhusust.

Mehaaniline

Osa või proovi valmistamisel kahjustab CNC-töötlemine, lihvimine või poleerimine materjali pinna lähedal asuvat tera struktuuri. See vähendab erosioonikindlust.

Passiveerimine/oksiidikihid

Väga sageli toimub erosioon ja korrosioon samal ajal. Vesi, näiteks destilleeritud, demineraliseeritud või deioniseeritud vesi, võib olla söövitav paljudele materjalidele. Ultraheli kavitatsioon soodustab korrosiooni. Passiveerimiskihid, nt anodeeritud alumiiniumil, suurendavad materjali pinna vastupidavust erosioonile ja korrosioonile.

Millised piirangud on kavitatsiooni erosiooni testimisel?

Mõned elastomeerid võivad vajada väga intensiivset kavitatsiooniga kokkupuudet, et näidata kavitatsiooni erosiooni üldse. Sellisel juhul ei pruugi ultrahelitöötlus ilma survestatud rakuta näidata mõõdetavat mõju.