تست فرسایش کاویتاسیون

فرسایش کاویتاسیون در سطوح مادی رخ می دهد که در معرض حفره اولتراسونیک شدید قرار دارند. آزمایش فرسایش کاویتاسیون یک روش سریع برای اندازه گیری مقاومت فرسایش مواد یا پوشش ها در برابر تنش شدید و سایر عوامل فرسایش است. این یک اندازه گیری کمی آسان برای کنترل کیفیت فراهم می کند و در طول تحقیقات مواد یا فرمولاسیون پوشش مفید است.

چرا از تست فرسایش کاویتاسیون استفاده کنیم؟

فرسایش یا خوردگی مداوم می تواند نیاز به تعویض منظم قطعات یا تجدید پوشش های سطحی داشته باشد. فرسایش سطح مواد به دلیل تأثیرات مکانیکی یا شیمیایی فرآیندی آهسته است که منجر به تخریب تدریجی سطوح مواد می شود. بنابراین ، ارزیابی مقاومت در برابر فرسایش مواد یا اثر فرسایش مایعات و دوغاب ها ، می تواند فرآیندی بسیار زمان بر باشد.
تست فرسایش حفره اولتراسونیک سطح مواد را در معرض چرخه های استرس کنترل شده، شدید و تکراری قرار می دهد. این منجر به فرسایش قابل توجه سطح مواد در مدت زمان کوتاهی می شود. شما می توانید به سرعت مقاومت در برابر فرسایش را برای کنترل کیفیت منظم در تولید، برای ارزیابی مواد ورودی یا در حین تحقیق و توسعه اندازه گیری کنید.
کاربردهای استاندارد شامل آزمایش متالورژی، آزمایش فرمولاسیون پوشش، آزمایش کاربرد پوشش یا ارزیابی بازدارنده های فرسایش در مایعات است.

چرا کاویتاسیون باعث فرسایش سطحی می شود؟

دستگاه های اولتراسونیک، مانند UP400St (400 وات، 24 کیلوهرتز) یا UIP1000hdT (1000 وات، 20 کیلوهرتز) ارتعاشات اولتراسونیک را به مایعات مانند آب تبدیل می کنند. حرکت متقابل سریع ارتعاش در مایع حباب های کاویتاسیون را تولید و فرو می ریزد. هنگامی که حباب ها فرو می ریزند، تنش مکانیکی موضعی بالا در مایع و روی سطوح مواد در معرض دید رخ می دهد. جت های مایع تا 1000 کیلومتر در ساعت و فشارهای موضعی تا 1000 اتمسفر منجر به خستگی سریع در سطح مواد می شود. این می تواند لایه های اکسید یا غیرفعال ، پوشش ها یا رسوب را از بین ببرد. این می تواند باعث ایجاد مواد جامد مانند فولاد، تیتانیوم، آلومینیوم، پلاستیک یا شیشه شود. از این رو، آزمایش فرسایش کاویتاسیون یک روش آزمایش مخرب است.

تست فرسایش کاویتاسیون چگونه کار می کند؟

فرسایش کاویتاسیون سطوح مواد باعث از بین رفتن تدریجی مواد می شود. شما می توانید اتلاف مواد را به راحتی با توزین مواد در مقیاس دقیق قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض فرسایش کاویتاسیون تعریف شده اندازه گیری کنید. تغییر وزن معمولی برای test فرسایش حفره بین 1 و 30 میلی گرم. برای استانداردسازی بیشتر، می توانید کاهش حجم را با تقسیم کاهش وزن بر چگالی مواد محاسبه کنید. میانگین عمق نفوذ (MDP) با تقسیم افت حجم بر مساحت سطح نمونه محاسبه می شود. از طرف دیگر، می توانید عمق حفره یا حجم جابجا شده را اندازه گیری کنید. می توانید از تجزیه و تحلیل میکروسکوپی برای به دست آوردن اطلاعات کیفی اضافی در مورد الگوی فرسایش استفاده کنید.
هنگامی که شما با استفاده از یک دستگاه مافوق صوت Hielscher برای تست فرسایش حفره ، شما می توانید محدوده دما و محدوده فشار است که شما می خواهید به کار در از پیش تنظیم. شما می توانید دامنه فراصوت را تنظیم کنید. تمام پارامترها نظارت، نمایش داده می شوند و به یک کارت SD پروتکل می شوند. شما نیازی به نصب نرم افزار اختصاصی ندارید. در صورت تمایل ، می توانید فرآیند اولتراسونیک را از مرورگر وب معمولی خود کنترل و نظارت کنید ، اگر دستگاه اولتراسونیک را از طریق کابل اترنت به رایانه خود متصل کنید (شامل).

روش استاندارد ASTM G32 برای فرسایش کاویتاسیون با استفاده از دستگاه ارتعاشی چیست؟

استاندارد ASTM G32-16 یک روش استاندارد برای فرسایش کاویتاسیون را توصیف می کند. این تعریف ساده, قابل کنترل و test تکرارپذیر برای کمی و مقایسه مقاومت در برابر فرسایش حفره از مواد مختلف. مشخصات ATSM G32-16 برای مقایسه نتایج شما با سایر نشریات مفید است. اگر می خواهید آزمایش فرسایش کاویتاسیون را در کنترل کیفیت اجرا کنید، توصیه می کنیم پروتکل test فرسایش کاویتاسیون را با نیازهای خاص خود تطبیق دهید. ما خوشحال خواهیم شد که در طراحی پروتکل test فرسایش کاویتاسیون سفارشی به شما کمک کنیم. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آزمایش فرسایش کاویتاسیون مطابق با ASTM-G32 ، لطفا اینجا را کلیک کنید!

چرا باید به جای محدودیت زمانی از محدودیت انرژی استفاده کنم؟

بسیاری از انتشارات و پروتکل های test فرسایش زمان قرار گرفتن در معرض حفره را مشخص می کنند. در دستگاه های اولتراسونیک Hielscher، شما می توانید یک زمان فراصوت از پیش تنظیم شده و سیستم پس از این زمان گذشت متوقف خواهد شد. سپس می توانید میزان فرسایش کاویتاسیون حاصل را بر حسب میلی متر در ساعت یا میلی متر مکعب در ساعت محاسبه کنید. محدودیت زمانی قابل قبول است، تنها در صورتی که هیچ پارامتری مانند سطح مایع، دامنه، فشار، دما، ترکیب مایع یا شکاف بین سونوترود و سطح مواد را تغییر ندهید. اگر هر یک از این پارامترها تغییر کند، قدرت فراصوت و شدت کاویتاسیون نیز تغییر خواهد کرد. این مهم است, که قدرت خالص واقعی تحویل داده شده به مایع باید در طول مدت زمان test نوسان نیست.
در دستگاه های اولتراسونیک Hielscher شما می توانید یک محدودیت انرژی را تنظیم کنید. در این حالت ، دستگاه اولتراسونیک پس از تحویل انرژی اولتراسونیک مشخص شده متوقف می شود. دستگاه Hielscher نمایش و ضبط پارامترها, مانند قدرت خالص واقعی, دامنه, فشار و دمای مایع. نوسانات قدرت یا تغییرات عمدی پارامترها هنگام استفاده از محدودیت انرژی جبران می شود. سپس می توانید میزان فرسایش کاویتاسیون حاصل را بر حسب mm/kWhr، mm3/kWhr یا mg/kWhr مشخص کنید.
اگر نمونه را بین فواصل فرسایش کاویتاسیون وزن کنید، می توانید منحنی ایجاد کنید که کاهش وزن حاشیه ای (میزان کاهش وزن در هر بازه انرژی) را در انرژی تجمعی نشان می دهد.
برای نتایج دقیق تر، دستگاه می تواند کالیبراسیون خودکار (30 ثانیه) را انجام دهد. این قدرت تمام تنظیمات دامنه در هوا را در فشار محیط اندازه گیری می کند. دستگاه Hielscher با استفاده از این داده های کالیبراسیون به مقادیر قدرت خالص بسیار دقیق در زمان واقعی.

فشار مایع در هنگام فراصوت

بسیاری از پروتکل های استاندارد برای آزمایش فرسایش کاویتاسیون از کاویتاسیون اولتراسونیک در فشار محیط استفاده می کنند. فشار مایع دومین عامل مهم برای شدت فراصوت است. افزایش 10 درصدی فشار محیط شدت فراصوت را حدود 10 درصد افزایش می دهد. کاویتاسیون شدیدتر زمان مورد نیاز برای دستیابی به درجه معینی از فرسایش کاویتاسیون را کاهش می دهد. اغلب تک نمونه test می تواند جایی از 15 تا 120 دقیقه طول بکشد. اگر نمونه های زیادی برای test دارید، کار در فشارهای بالاتر می تواند زمان هر test را به طور قابل توجهی کاهش دهد. تست در 5 barg (73psig) نیاز به تقریبا. 80٪ زمان کمتر برای هر test.
Hielscher تامین فشار تنگ test سلول ها با سنسور فشار دیجیتال برای تست فرسایش حفره ایوتاسیون. با استفاده از یک سلول محکم فشار، می توانید فشار را در طول هر test کنترل و حفظ کنید. ژنراتور اولتراسونیک سنسور فشار را به طور مداوم کنترل می کند و فشار واقعی را به یک فایل CSV سازگار با اکسل بر روی یک کارت SD (شامل) پروتکل می کند. Hielscher تنظیم کننده های فشار را برای تنظیم و حفظ فشار عملیاتی تامین می کند.
به عنوان یک استاندارد Hielscher فشار تنگ سلول های test برای تست فرسایش حفره برای تا tp 5barg امتیاز (73psig). فشارهای بالاتر تا 300 بارگ (4350psig) در صورت درخواست در دسترس است.

فرکانس اولتراسونیک

به طور کلی، آزمایش فرسایش کاویتاسیون از اولتراسونیک با شدت بالا با فرکانس پایین در محدوده 18-30 کیلوهرتز استفاده می کند. در این محدوده تغییرات فرکانس تأثیر بسیار محدودی بر شدت کاویتاسیون دارد. همه دستگاه های Hielscher در یک فرکانس ثابت کار می کنند.

فاصله از Sonotrode

مواد مورد آزمایش قرار می گیرد را می توان به sonotrode و یا در زیر sonotrode نصب شده. شما می توانید یک نمونه مواد رشته ای را ایجاد کنید و آن را به انتهای سونوترود اولتراسونیک سوار کنید. در این حالت ، نمونه در دامنه اولتراسونیک مشخص شده ارتعاش می کند و کاویتاسیون را روی سطح آن تولید می کند. این نیاز به ماشینکاری دقیق دارد و همه مواد برای این گزینه مناسب نیستند.
از طرف دیگر، می توانید یک قسمت یا نمونه را در مجاورت آن در زیر یک سونوترود تیتانیوم ثابت کنید. در این حالت ، سونوترود تیتانیوم کاویتاسیون را تولید می کند و سطح مواد در معرض کاویتاسیون قرار می گیرد. این گزینه راحت تر است زیرا می توانید نمونه هایی با اندازه ها یا اشکال مختلف را در سلول test قرار دهید. اگر از یک سونوترود بزرگتر مانند سونوترود با قطر 50 میلی متر یا 80 میلی متر استفاده می کنید، می توانید چندین قسمت را به طور همزمان در معرض فرسایش حفره قرار دهید. این بسیار مفید است زمانی که شما مجبور به test بسیاری از قطعات در روز, به عنوان مثال،. برای کنترل کیفیت.
در هر دو مورد، فاصله بین سونوترود مافوق صوت و سطح مواد در کنار آن بسیار مهم است. به طور کلی، فرسایش کاویتاسیون هنگام استفاده از فاصله کمتر سریعتر است. فواصل معمولی از 0.2 تا 15 میلی متر متغیر است. برای نتایج قطعی، باید از فاصله یکسان برای همه تست ها استفاده کنید.

دمای مایع

مایع گرمتر منجر به شدت حفره اولتراسونیک پایین تر می شود. ورودی انرژی ارتعاش مکانیکی به مایع باعث گرم شدن مایع می شود. به منظور حفظ دمای ثابت در طول هر test فرسایش حفره ، مایع باید خنک شود. Hielscher ظروف ژاکت دار و سلول های تحت فشار ژاکت دار را تامین می کند. از طرف دیگر، می توانید از یک سیم پیچ خنک کننده در یک لیوان استفاده کنید یا می توانید لیوان را در حمام یخ قرار دهید. مایع خنک کننده ای که از ژاکت یا از طریق سیم پیچ خنک کننده عبور می کند، گرما را از مایع خارج می کند.
دستگاه های اولتراسونیک Hielscher ، مانند UP400St یا UIP1000hdT با یک پروب دما PT100 همراه (شامل). ژنراتور اولتراسونیک دمای واقعی مایع را به طور مداوم کنترل می کند و دما را به یک فایل CSV سازگار با اکسل روی یک کارت SD (شامل) پروتکل می کند. می توانید ژنراتور را طوری تنظیم کنید که آزمایش فرسایش کاویتاسیون را متوقف کند، در صورتی که دمای مایع بیش از حد از نقطه تنظیم شما منحرف شود، به عنوان مثال به دلیل ظرفیت خنک کننده ناکافی. ژنراتور می تواند فراصوت به طور خودکار زمانی که مایع دوباره به دمای مشخص شده رسیده است، از سر بگیرد.

مایع کاویتاسیون

به طور کلی آزمایش فرسایش حفره ای از آب مانند آب مقطر استفاده می کند. مایعات مختلف ویژگی های کاویتاسیون متفاوتی را نشان می دهند. اگر آب برای مواد شما خورنده است، ممکن است بخواهید مایعات جایگزین مانند روغن های سیلیکونی با ویسکوزیته کم یا حلال های آلی را test کنید تا فاکتور خورنده را از بین ببرید یا کاهش دهید. از طرف دیگر، می توانید مایع را خورنده تر کنید، به عنوان مثال با تغییر pH یا ساینده تر با افزودن ذرات ساینده. می توانید از آزمایش فرسایش کاویتاسیون برای ارزیابی فرسایش و خورندگی مایعات مانند گل های حفاری یا ارزیابی اثربخشی بازدارنده های خوردگی یا فرسایش استفاده کنید.

ماشینکاری

هنگامی که یک قطعه یا نمونه را تولید می کنید، ماشینکاری، سنگ زنی یا پرداخت CNC باعث آسیب به ساختار دانه در نزدیکی سطح مواد می شود. این باعث کاهش مقاومت در برابر فرسایش می شود.

لایه های غیرفعال / اکسید

اغلب فرسایش و خوردگی به طور همزمان اتفاق می افتد. آب مانند آب مقطر، غیر معدنی یا یونیزه شده می تواند برای بسیاری از مواد خورنده باشد. کاویتاسیون اولتراسونیک باعث خوردگی می شود. لایه های غیرفعال ، به عنوان مثال در آلومینیوم آنودایز شده ، مقاومت سطح مواد را در برابر فرسایش و خوردگی افزایش می دهد.

تست فرسایش کاویتاسیون چه محدودیت هایی دارد؟

برخی از الاستومرها ممکن است نیاز به قرار گرفتن در معرض حفره بسیار شدید برای نشان دادن هر گونه فرسایش حفره در همه. در این مورد، فراصوت بدون سلول تحت فشار ممکن است هیچ اثر قابل اندازه گیری را نشان ندهد.