Kavitaatioeroosion testaus

Kavitaatioeroosio tapahtuu materiaalipinnoilla, jotka altistuvat voimakkaalle ultraäänikavitaatiolle. Kavitaatioeroosion testaus on nopea menetelmä materiaalien tai pinnoitteiden eroosion kestävyyden mittaamiseksi voimakkaalle rasitukselle ja muille eroosiotekijöille. Se tarjoaa helpon kvantitatiivisen mittauksen laadunvalvontaan ja hyödyllisen materiaalitutkimuksen tai pinnoitteen muotoilun aikana.

Miksi käyttää kavitaatioeroosiotestausta?

Jatkuva eroosio tai korroosio voi vaatia osien säännöllistä vaihtamista tai pinnoitteiden uusimista. Mekaanisten tai kemiallisten vaikutusten aiheuttama materiaalin pinnan eroosio on hidas prosessi, joka johtaa materiaalipintojen asteittaiseen tuhoutumiseen. Siksi materiaalin eroosionkestävyyden tai nesteiden ja lietteen eroosiovaikutuksen arviointi voi olla hyvin aikaa vievä prosessi.
Ultraäänikavitaatioeroosion testaus altistaa materiaalipinnan kontrolloiduille, voimakkaille, toistuville jännityssykleille. Tämä johtaa materiaalin pinnan merkittävään eroosioon lyhyessä ajassa. Voit mitata eroosion kestävyyden nopeasti tuotannon säännöllistä laadunvalvontaa varten, saapuvien materiaalien arviointia varten tai tutkimuksen ja kehityksen aikana.
Vakiosovelluksia ovat metallurginen testaus, pinnoiteformulaation testaus, pinnoitteen levitystestaus tai nesteiden eroosion estäjien arviointi.

Miksi kavitaatio aiheuttaa pinnan eroosiota?

Ultraäänilaitteet, kuten UP400St (400 wattia, 24 kHz) tai UIP1000hdT (1000 wattia, 20 kHz) yhdistävät ultraäänivärähtelyt nesteisiin, kuten veteen. Nesteen värähtelyn nopea vastavuoroinen liike tuottaa ja romahtaa kavitaatiokuplia. Kun kuplat romahtavat, nesteessä ja paljailla materiaalipinnoilla esiintyy suurta paikallista mekaanista rasitusta. Jopa 1000 km / h nestemäiset suihkut ja jopa 1000 atm: n paikalliset paineet johtavat nopeaan väsymiseen materiaalin pinnalla. Tämä voi poistaa oksidi- tai passivointikerrokset, pinnoitteet tai likaantumisen. Se voi aiheuttaa kiinteiden materiaalien, kuten teräksen, titaanin, alumiinin, muovin tai lasin, kuoppia. Siksi kavitaatioeroosion testaus on tuhoava testausmenetelmä.

Kuinka kavitaatioeroosion testaus toimii?

Materiaalipintojen kavitaatioeroosio aiheuttaa asteittaista materiaalihäviötä. Voit mitata materiaalihäviön helposti punnitsemalla materiaalin tarkkuusasteikolla ennen määriteltyä kavitaatioeroosioaltistusta ja sen jälkeen. Tyypillinen painonmuutos kavitaatioeroosiotestissä on välillä 1-30mg. Lisästandardointia varten voit laskea tilavuushäviön jakamalla painohäviön materiaalitiheydellä. Keskimääräinen tunkeutumissyvyys (MDP) lasketaan jakamalla tilavuushäviö näytteen pinta-alalla. Vaihtoehtoisesti voit mitata pistesyvyyden tai siirtyneen tilavuuden. Mikroskooppisen analyysin avulla voit saada lisää laadullista tietoa eroosiokuviosta.
Kun käytät Hielscherin ultraäänilaitetta kavitaation eroosion testaukseen, voit esiasettaa lämpötila-alueen ja painealueen, jolla haluat työskennellä. Voit säätää sonikaatioamplitudia. Kaikkia parametreja valvotaan, näytetään ja protokollataan SD-kortille. Et tarvitse omaa ohjelmistoasennusta. Jos haluat, voit hallita ja seurata ultraääniprosessia tavallisesta selaimestasi, jos liität ultraäänilaitteen tietokoneeseen ethernet-kaapelilla (mukana).

Mikä on ASTM G32 -standardimenetelmä kavitaatioeroosioon värähtelevällä laitteella?

ASTM G32-16 -standardi kuvaa standardoitua menetelmää kavitaatioeroosioon. Se määrittelee yksinkertaisen, hallittavan ja toistettavan testin eri materiaalien kavitaatioeroosiokestävyyden kvantifioimiseksi ja vertaamiseksi. ATSM G32-16 -määritykset ovat hyödyllisiä verrattaessa tuloksiasi muiden julkaisujen tuloksiin. Jos haluat toteuttaa kavitaatioeroosiotestauksen laadunvalvonnassa, suosittelemme mukauttamaan kavitaatioeroosiotestiprotokollan erityisvaatimuksiisi. Autamme mielellämme räätälöidyn kavitaatioeroosiotestiprotokollan suunnittelussa. Lisätietoja ASTM-G32:n mukaisesta kavitaatioeroosion testauksesta saat napsauttamalla tätä!

Miksi minun pitäisi käyttää energiarajaa aikarajan sijaan?

Monet julkaisut ja eroosiotestiprotokollat määrittelevät kavitaatioaltistusajan. Hielscherin ultraäänilaitteissa voit esiasettaa sonikaatioajan ja järjestelmä pysähtyy tämän ajan kuluttua. Tämän jälkeen voit laskea tuloksena olevan kavitaation eroosionopeuden mm / h tai mm3 / h. Aikaraja on hyväksyttävä vain, jos et muuta mitään parametreja, kuten nestetasoa, amplitudia, painetta, lämpötilaa, nestekoostumusta tai sonotrodin ja materiaalipinnan välistä rakoa. Jos jokin näistä parametreista muuttuu, niin muuttuu myös sonikaatiovoima ja kavitaation voimakkuus. On tärkeää, että nesteeseen syötetty todellinen nettoteho ei vaihtele testin aikana.
Hielscherin ultraäänilaitteissa voit asettaa energiarajan. Tässä tapauksessa ultraäänilaite pysähtyy sen jälkeen, kun se on toimittanut määritetyn ultraäänienergian. Hielscher-laite näyttää ja tallentaa parametreja, kuten todellisen nettotehon, amplitudin, paineen ja nesteen lämpötilan. Tehon vaihtelut tai parametrien tarkoitukselliset muutokset kompensoidaan energiarajaa käytettäessä. Tämän jälkeen voit määrittää tuloksena olevan kavitaatioeroosionopeuden mm/kWh, mm3/kWh tai mg/kWh.
Jos punnitset näytteen kavitaatioeroosiovälien välillä, voit luoda käyrän, joka näyttää marginaalisen painonpudotuksen (painonpudotusnopeus kullakin energiavälillä) kumulatiivisen energian yli.
Tarkempia tuloksia varten laite voi suorittaa automaattisen kalibroinnin (30 sekuntia). Tämä mittaa tehon kaikille amplitudiasetuksille ilmassa ympäristön paineessa. Hielscher-laite käyttää näitä kalibrointitietoja antamaan erittäin tarkat nettotehoarvot reaaliajassa.

Nestepaine sonikoinnin aikana

Monet kavitaation eroosion testauksen standardiprotokollat käyttävät ultraäänikavitaatiota ympäristön paineessa. Nestepaine on toiseksi tärkein tekijä sonikaatiointensiteetille. Ympäristön paineen 10%: n nousu lisää sonikaatiointensiteettiä noin 10%. Voimakkaampi kavitaatio vähentää aikaa, joka tarvitaan tietyn kavitaatioeroosion saavuttamiseen. Usein yhden näytteen testi voi kestää jossain 15-120 minuuttia. Jos testattavia näytteitä on useita, työskentely korkeammissa paineissa voi lyhentää kunkin testin aikaa merkittävästi. 5 bargin (73psig) testit vaativat noin 80% vähemmän aikaa jokaiseen testiin.
Hielscher toimittaa painetiiviitä testisoluja digitaalisella paineanturilla kavitaation eroosion testaukseen. Painetiiviin kennon avulla voit hallita ja ylläpitää painetta jokaisen testin aikana. Ultraäänigeneraattori valvoo paineanturia jatkuvasti ja protokollaa todellisen paineen Excel-yhteensopivaan CSV-tiedostoon SD-kortilla (mukana). Hielscher toimittaa paineensäätimiä käyttöpaineen asettamiseksi ja ylläpitämiseksi.
Vakiona Hielscherin painetiiviit testisolut kavitaatioeroosion testaukseen on luokiteltu jopa tp 5barg (73psig). Korkeammat paineet, jopa 300 barg (4350psig), ovat saatavilla pyynnöstä.

ultraääni taajuus

Yleensä kavitaatioeroosion testauksessa käytetään matalataajuista korkean intensiteetin ultraääniä alueella 18-30 kHz. Tällä alueella taajuuden vaihtelulla on hyvin rajallinen vaikutus kavitaatiointensiteettiin. Kaikki Hielscher-laitteet toimivat vakiotaajuudella.

Etäisyys Sonotrodesta

Testattava materiaali voidaan asentaa sonotrodeen tai sonotrodin alle. Voit tehdä kierteitetyn materiaalinäytteen ja asentaa sen ultraäänisonotrodin loppuun. Tässä tapauksessa näyte värähtelee määritetyllä ultraääniamplitudilla ja tuottaa kavitaatiota sen pinnalle. Tämä vaatii tarkkaa työstöä, eivätkä kaikki materiaalit sovellu tähän vaihtoehtoon.
Vaihtoehtoisesti voit kiinnittää osan tai näytteen lähelle titaanisonotrodin alle. Tässä tapauksessa titaanisonotrode tuottaa kavitaation ja materiaalipinta altistuu kavitaatiolle. Tämä on kätevämpi vaihtoehto, koska voit sijoittaa erikokoisia tai -muotoisia näytteitä testisoluun. Jos käytät suurempaa sonotrodea, kuten halkaisijaltaan 50 mm tai 80 mm sonotrodia, voit altistaa useita osia kavitaatioeroosiolle samanaikaisesti. Tämä on erittäin hyödyllistä, kun sinun on testattava useita osia päivässä, esimerkiksi laadunvalvontaa varten.
Molemmissa tapauksissa ultraäänisonotrodin ja sen vieressä olevan materiaalipinnan välinen etäisyys on erittäin tärkeä. Yleensä kavitaatioeroosio on nopeampi, kun käytetään pienempää etäisyyttä. Tyypilliset etäisyydet vaihtelevat välillä 0,2 - 15 mm. Vakuuttavien tulosten saamiseksi sinun tulee käyttää samaa etäisyyttä kaikissa testeissä.

nesteen lämpötila

Lämpimämpi neste johtaa pienempään ultraäänikavitaatiointensiteettiin. Mekaanisen tärinäenergian syöttäminen nesteeseen aiheuttaa nesteen kuumenemisen. Jotta lämpötila pysyisi vakiona jokaisen kavitaatioeroosiotestin aikana, neste on jäähdytettävä. Hielscher toimittaa vaippallisia astioita ja vaippaisia painetiiviitä soluja. Vaihtoehtoisesti voit käyttää dekantterilasissa jäähdytyspatteria tai laittaa dekantterilasin jäähauteeseen. Vaipan läpi tai jäähdytyspatterin läpi kulkeva jäähdytysneste poistaa lämmön nesteestä.
Hielscherin ultraäänilaitteissa, kuten UP400St tai UIP1000hdT, on PT100-lämpötila-anturi (mukana). Ultraäänigeneraattori valvoo nesteen todellista lämpötilaa jatkuvasti ja protokollaa lämpötilan Excel-yhteensopivaan CSV-tiedostoon SD-kortilla (mukana). Voit asettaa generaattorin keskeyttämään kavitaatioeroosion testauksen, jos nesteen lämpötila poikkeaa liikaa asetusarvosta esimerkiksi riittämättömän jäähdytystehon vuoksi. Generaattori voi jatkaa sonikaatiota automaattisesti, kun neste saavutti määritetyn lämpötilan uudelleen.

Kavitoiva neste

Yleensä kavitaatioeroosion testauksessa käytetään vettä, kuten tislattua vettä. Eri nesteillä on erilaiset kavitaatio-ominaisuudet. Jos vesi syövyttää materiaaliasi, sinun kannattaa testata vaihtoehtoisia nesteitä, kuten matalaviskositeettisia silikoniöljyjä tai orgaanisia liuottimia syövyttävän tekijän poistamiseksi tai vähentämiseksi. Vaihtoehtoisesti voit tehdä nesteestä syövyttävämmän, esimerkiksi muuttamalla pH:ta tai hankaavammaksi lisäämällä hankaavia hiukkasia. Kavitaatioeroosiotestauksen avulla voit arvioida nesteiden, kuten porauslietojen, eroosiota ja syövyttävyyttä tai arvioida korroosion tai eroosion estäjien tehokkuutta.

koneistus

Kun valmistat osaa tai näytettä, CNC-työstö, hionta tai kiillotus vahingoittaa raerakennetta lähellä materiaalipintaa. Tämä vähentää eroosion kestävyyttä.

Passivointi-/oksidikerrokset

Hyvin usein eroosio ja korroosio tapahtuvat samanaikaisesti. Vesi, kuten tislattu, demineralisoitu tai deionisoitu vesi, voi olla syövyttävää monille materiaaleille. Ultraäänikavitaatio edistää korroosiota. Passivointikerrokset esimerkiksi anodisoidussa alumiinissa lisäävät materiaalipinnan kestävyyttä eroosiota ja korroosiota vastaan.

Mitä rajoituksia kavitaatioeroosiotestauksella on?

Jotkut elastomeerit saattavat vaatia erittäin voimakasta kavitaatioaltistusta, jotta kavitaatioeroosiota voidaan osoittaa lainkaan. Tässä tapauksessa sonikaatio ilman paineistettua solua ei välttämättä osoita mitattavissa olevaa vaikutusta.