בדיקת שחיקת קביטציה
שחיקת קביטציה מתרחשת על משטחי חומר החשופים לקוויטציה קולית אינטנסיבית. בדיקת שחיקת קביטציה היא שיטה מהירה למדידת עמידות השחיקה של חומרים או ציפויים ללחץ אינטנסיבי ולגורמי שחיקה אחרים. הוא מספק מדידה כמותית קלה לבקרת איכות ושימושי במהלך מחקר חומרים או ניסוח ציפוי.
מדוע להשתמש בבדיקת שחיקת קביטציה?
שחיקה מתמשכת או קורוזיה יכולה לדרוש החלפה קבועה של חלקים או חידוש של ציפויי פני השטח. שחיקת פני השטח של החומר עקב השפעות מכניות או כימיות היא תהליך איטי המביא להרס הדרגתי של משטחי חומר. לכן, הערכת עמידות השחיקה החומרית או השפעת השחיקה של נוזלים ותרחיפים, יכולה להיות תהליך גוזל זמן רב.
בדיקת שחיקת קוויטציה על-קולית חושפת את פני השטח של החומר למחזורי לחץ מבוקרים, אינטנסיביים וחוזרים על עצמם. התוצאה היא שחיקה משמעותית של פני השטח של החומר בזמן קצר. ניתן למדוד במהירות את עמידות השחיקה לבקרת איכות קבועה בייצור, להערכת חומרים נכנסים או במהלך מחקר ופיתוח.
יישומים סטנדרטיים כוללים בדיקות מטלורגיות, בדיקות ניסוח ציפוי, בדיקת יישום ציפוי או הערכה של מעכבי שחיקה בנוזלים.
מדוע קביטציה גורמת לשחיקת פני השטח?
התקנים על-קוליים, כגון UP400St (400 וואט, 24kHz) או UIP1000hdT (1000 וואט, 20kHz) משלבים תנודות על-קוליות לנוזלים, כגון מים. התנועה ההדדית המהירה של הרטט בנוזל מייצרת וממוטטת בועות קוויטציה. כאשר הבועות קורסות, נוצר לחץ מכני מקומי גבוה בנוזל ועל משטחי החומר החשוף. סילונים נוזליים של עד 1000 קמ"ש ולחצים מקומיים של עד 1000atm מובילים לעייפות מהירה על פני החומר. זה יכול להסיר שכבות תחמוצת או פסיבציה, ציפויים או עבירות. זה יכול לגרום pitting של חומרים מוצקים, כגון פלדה, טיטניום, אלומיניום, פלסטיק או זכוכית. לפיכך, בדיקת שחיקת קוויטציה היא שיטת בדיקה הרסנית.
כיצד פועלת בדיקת שחיקת קביטציה?
שחיקת קביטציה של משטחי חומר גורמת לאובדן חומר הדרגתי. ניתן למדוד את אובדן החומר בקלות על ידי שקילת החומר בקנה מידה מדויק לפני ואחרי חשיפה מוגדרת לשחיקת קוויטציה. שינוי משקל אופייני לבדיקת שחיקת קוויטציה הוא בין 1 ל -30 מ"ג. עבור סטנדרטיזציה נוספת, אתה יכול לחשב את אובדן נפח על ידי חלוקת הירידה במשקל על ידי צפיפות החומר. עומק החדירה הממוצע (MDP) מחושב על ידי חלוקת אובדן הנפח בשטח הפנים של הדגימה. לחלופין, ניתן למדוד את עומק הפיטינג או את הנפח שנעקר. ניתן להשתמש בניתוח מיקרוסקופי כדי לקבל מידע איכותי נוסף על דפוס השחיקה.
כאשר אתה משתמש במכשיר קולי Hielscher עבור בדיקות שחיקת cavitation, אתה יכול להגדיר מראש את טווח הטמפרטורה ואת טווח הלחץ שאתה רוצה לעבוד בבית. ניתן לכוונן את משרעת הסוניקציה. כל הפרמטרים מנוטרים, מוצגים ופרוטוקולים לכרטיס SD. אינך זקוק להתקנת תוכנה קניינית כלשהי. אם תרצה, תוכל לשלוט ולנטר את התהליך הקולי מדפדפן האינטרנט הרגיל שלך, אם תחבר את המכשיר הקולי למחשב באמצעות כבל ה- Ethernet (כלול).
מהי השיטה הסטנדרטית ASTM G32 לשחיקת קביטציה באמצעות מכשיר רטט?
תקן ASTM G32-16 מתאר שיטה סטנדרטית לשחיקת קוויטציה. הוא מגדיר בדיקה פשוטה, נשלטת וניתנת לשחזור כדי לכמת ולהשוות את עמידות שחיקת הקוויטציה של חומרים שונים. מפרטי ATSM G32-16 שימושיים להשוואת התוצאות שלך עם אלה של פרסומים אחרים. אם ברצונך ליישם בדיקת שחיקת קוויטציה בבקרת איכות, אנו ממליצים להתאים את פרוטוקול בדיקת שחיקת הקוויטציה לדרישות הספציפיות שלך. נשמח לסייע לכם בתכנון פרוטוקול בדיקת שחיקת קוויטציה בהתאמה אישית. למידע נוסף על בדיקות שחיקת קוויטציה בהתאם ל-ASTM-G32, לחצו כאן!
מדוע עלי להשתמש במגבלת אנרגיה במקום במגבלת זמן?
פרסומים רבים ופרוטוקולים לבדיקת שחיקה מציינים זמן חשיפה לקוויטציה. ב Hielscher התקנים קוליים, אתה יכול מראש להגדיר זמן סוניקציה ואת המערכת תפסיק לאחר הזמן הזה עבר. לאחר מכן ניתן לחשב את קצב שחיקת הקוויטציה המתקבל ב- mm/hr או mm3/hr. מגבלת זמן מקובלת, רק אם אינך משנה פרמטרים כלשהם, כגון רמת נוזל, משרעת, לחץ, טמפרטורה, הרכב נוזל או פער בין סונוטרודה למשטח החומר. אם אחד מהפרמטרים הללו ישתנה, כך גם עוצמת הסוניקציה ועוצמת הקוויטציה. חשוב, כי הכוח נטו בפועל המועבר לנוזל לא יכול להשתנות במהלך תקופת הבדיקה.
ב Hielscher התקנים קוליים אתה יכול להגדיר מגבלת אנרגיה. במקרה זה, המכשיר הקולי יפסיק, לאחר שהוא סיפק את האנרגיה הקולית שצוינה. מכשיר Hielscher יציג ויקליט פרמטרים, כגון כוח נטו בפועל, משרעת, לחץ וטמפרטורת נוזל. תנודות בהספק או שינויים מכוונים בפרמטרים יפוצו בעת שימוש במגבלת אנרגיה. לאחר מכן ניתן לציין את קצב שחיקת הקוויטציה המתקבל ב- mm/kWhr, mm3/kWhr או mg/kWhr.
אם משקללים את הדגימה בין מרווחי שחיקת קוויטציה, ניתן ליצור עקומה המציגה את הירידה השולית במשקל (שיעור הירידה במשקל בכל מרווח אנרגיה) על פני האנרגיה המצטברת.
לקבלת תוצאות מדויקות יותר, ההתקן יכול לבצע כיול אוטומטי (30 שניות). פעולה זו מודדת את העוצמה של כל הגדרות המשרעת באוויר בלחץ הסביבה. מכשיר Hielscher משתמש בנתוני כיול אלה כדי לתת ערכי הספק נטו מדויקים מאוד בזמן אמת.
מה משפיע על שחיקת קביטציה?
קוויטציה קולית גורמת לשחיקת קוויטציה. ככל שהקוויטציה העל-קולית אינטנסיבית יותר, כך השחיקה מהירה יותר. קוויטציה אינטנסיבית יותר עלולה לשחוק משטחים חומריים, שקוויטציה רכה מאוד אינה יכולה להישחק כלל. אז ייתכן שיש עוצמה מינימלית הנדרשת כדי שהחומר שלך ייבדק שחיקה.
משרעת קולית
משרעת הרטט היא הפרמטר החשוב ביותר עבור עוצמת הסוניק ועוצמת הקוויטציה המתקבלת. אמפליטודות גבוהות יותר מייצרות קוויטציה אינטנסיבית יותר. באולטרסוניק, המשרעת מוגדרת במיקרון כשיא שיא. מכשירים קוליים Hielscher מאפשרים לך להתאים את המשרעת במגוון רחב. לאחר הכוונון, המכשיר שומר על המשרעת ברמה המותאמת בכל תנאי העומס. זוהי תכונה חשובה על מנת שיהיו תנאי בדיקת קוויטציה הניתנים לשליטה ולחזרה.
Hielscher מכשירים קוליים מאפשרים לך לבצע בדיקות שחיקה cavitational באמפליטודות מ 2 מיקרון עד 200 מיקרון או יותר.
לחץ נוזלי במהלך סוניקציה
פרוטוקולים סטנדרטיים רבים לבדיקת שחיקת קוויטציה משתמשים בקוויטציה קולית בלחץ הסביבה. לחץ נוזלי הוא הגורם השני בחשיבותו לעוצמת הסוניקציה. עלייה של 10% בלחץ הסביבה תגביר את עוצמת הסוניק בכ-10%. קוויטציה אינטנסיבית יותר מפחיתה את הזמן הדרוש להשגת מידה מסוימת של שחיקת קוויטציה. לעתים קרובות בדיקת דגימה בודדת יכולה להימשך איפשהו בין 15 ל -120 דקות. אם יש לך דגימות רבות לבדיקה, עבודה בלחצים גבוהים יותר יכולה לקצר את הזמן עבור כל בדיקה באופן משמעותי. בדיקות ב 5 barg (73psig) דורשים כ 80% פחות זמן עבור כל בדיקה.
Hielscher מספקת תאי בדיקה אטומים ללחץ עם חיישן לחץ דיגיטלי לבדיקת שחיקת קוויטציה. באמצעות תא אטום ללחץ, אתה יכול לשלוט ולשמור על הלחץ במהלך כל בדיקה. הגנרטור העל-קולי מנטר את חיישן הלחץ כל הזמן ופרוטוקול את הלחץ בפועל לקובץ CSV תואם Excel בכרטיס SD (כלול). Hielscher מספקת רגולטורי לחץ כדי להגדיר ולתחזק את הלחץ התפעולי.
כתקן Hielscher תאי בדיקה אטומים ללחץ עבור בדיקות שחיקת cavitation מדורגים עבור עד tp 5barg (73psig). לחצים גבוהים יותר של עד 300barg (4350psig) זמינים על פי בקשה.
תדר קולי
באופן כללי, בדיקת שחיקת קוויטציה משתמשת באולטרסאונד בעוצמה גבוהה בתדר נמוך בטווח של 18-30kHz. בטווח זה לשונות התדירות יש השפעה מוגבלת מאוד על עוצמת הקוויטציה. כל מכשירי Hielscher עובדים בתדר קבוע.
מרחק מהסונוטרודה
החומר להיבדק יכול להיות מותקן על sonotrode או מתחת sonotrode. אתה יכול לעשות דגימת חומר מושחל ולהרכיב אותו לסוף sonotrode קולי. במקרה זה, הדגימה רוטטת באמפליטודה העל-קולית שצוינה ומייצרת קוויטציה על פני השטח שלה. זה דורש עיבוד שבבי מדויק ולא כל החומרים מתאימים לאפשרות זו.
לחלופין, ניתן לקבע חלק או דגימה בסמיכות תחת סונוטרודה מטיטניום. במקרה זה, סונוטרודה טיטניום מייצרת את cavitation ואת פני השטח החומר חשוף cavitation. זוהי האפשרות הנוחה יותר מכיוון שניתן למקם דגימה בגדלים או צורות שונות בתא הבדיקה. אם אתה משתמש בסונוטרוד גדול יותר, כגון סונוטרודה בקוטר 50 מ"מ או 80 מ"מ, אתה יכול לחשוף חלקים מרובים לשחיקת קוויטציה בו זמנית. זה מאוד שימושי כאשר אתה צריך לבדוק חלקים רבים ביום, למשל עבור בקרת איכות.
בשני המקרים, המרחק בין הסונוטרודה העל-קולית לבין פני השטח החומריים שלידו חשוב מאוד. באופן כללי, שחיקת הקוויטציה מהירה יותר בעת שימוש במרחק קטן יותר. מרחקים אופייניים נעים בין 0.2 ל -15 מ"מ. לקבלת תוצאות חד משמעיות, עליך להשתמש באותו מרחק עבור כל הבדיקות.
טמפרטורת נוזל
נוזל חם יותר גורם לעוצמת קוויטציה על-קולית נמוכה יותר. כניסת אנרגיית רטט מכנית לנוזל תגרום לנוזל להתחמם. על מנת לשמור על טמפרטורה קבועה במהלך כל בדיקת שחיקת קוויטציה, יש לקרר את הנוזל. Hielscher מספקת מכולות מעיל ותאים אטומים ללחץ. לחלופין, אתה יכול להשתמש בסליל קירור בכוס או שאתה יכול לשים את הכד באמבט קרח. נוזל קירור שעובר דרך הז'קט או דרך סליל הקירור מסיר חום מהנוזל.
מכשירים קוליים Hielscher, כגון UP400St או UIP1000hdT מגיעים עם בדיקת טמפרטורה PT100 (כלול). הגנרטור העל-קולי מנטר את טמפרטורת הנוזל בפועל ברציפות ופרוטוקול הטמפרטורה לקובץ CSV תואם Excel בכרטיס SD (כלול). אתה יכול להגדיר את הגנרטור להשהות את בדיקת שחיקת הקוויטציה אם טמפרטורת הנוזל סוטה יותר מדי מנקודת ההגדרה שלך, למשל בגלל קיבולת קירור לא מספקת. הגנרטור יכול לחדש את הסוניקציה באופן אוטומטי כאשר הנוזל הגיע שוב לטמפרטורה שצוינה.
נוזל Cavitating
באופן כללי, בדיקת סחף קוויטציה משתמשת במים, כגון מים מזוקקים. נוזלים שונים מראים מאפייני קוויטציה שונים. אם מים קורוזיביים לחומר שלך, ייתכן שתרצה לבדוק נוזלים חלופיים, כגון שמני סיליקון בצמיגות נמוכה או ממיסים אורגניים על מנת לחסל או להפחית את הגורם הקורוזיבי. לחלופין, אתה יכול להפוך את הנוזל לקורוזיבי יותר, למשל על ידי שינוי ה- pH או שוחק יותר על ידי הוספת חלקיקים שוחקים. ניתן להשתמש בבדיקת שחיקת קוויטציה כדי להעריך את השחיקה והקורוזיביות של נוזלים, כגון קידוח בוץ או כדי להעריך את היעילות של מעכבי קורוזיה או שחיקה.
עיבוד שבבי
כאשר אתה מייצר חלק או דגימה, עיבוד CNC, השחזה או ליטוש גורמים נזקים למבנה הגרגר הסמוך לפני השטח של החומר. פעולה זו מפחיתה את עמידות השחיקה.
שכבות פסיבציה/תחמוצת
לעתים קרובות שחיקה וקורוזיה מתרחשות בו זמנית. מים, כגון מים מזוקקים, נטולי מינרלים או דה-מיוננים יכולים להיות קורוזיביים לחומרים רבים. קוויטציה קולית מקדמת קורוזיה. שכבות פסיבציה, למשל באלומיניום אנודייז יגבירו את עמידות משטח החומר בפני שחיקה וקורוזיה.
אילו מגבלות יש לבדיקת שחיקת קביטציה?
אלסטומרים מסוימים עשויים לדרוש חשיפה אינטנסיבית מאוד לקוויטציה כדי להראות שחיקת קוויטציה בכלל. במקרה זה, סוניקציה ללא תא לחץ לא יכול להראות כל השפעה מדידה.
פרוטוקול בדיקת תבנית לבדיקת שחיקת קביטציה
ניתן להוריד את גליון העבודה של התבנית שלנו בפורמטים הבאים: PDF, Microsoft Excel XLSאו מספרי תפוחים.