समुद्री कांस्य कोटिंग्स के व्यावहारिक गुहिकायन क्षरण परीक्षण

गुहिकायन क्षरण परीक्षण सबसे उपयोगी है जब यह एक वास्तविक इंजीनियरिंग समस्या के लिए एक नियंत्रित प्रयोगशाला जोखिम को जोड़ता है। एक व्यावहारिक उदाहरण जहाज के पतवार और प्रोपेलर जैसे समुद्री घटकों के लिए गुहिकायन-प्रतिरोधी कांस्य कोटिंग्स का मूल्यांकन है। ये भाग उन क्षेत्रों में काम करते हैं जहां स्थानीय दबाव में उतार-चढ़ाव वाष्प के बुलबुले उत्पन्न कर सकते हैं जो सतह के पास ढह जाते हैं, जिससे बार-बार उच्च-तीव्रता प्रभाव भार पैदा होता है। समय के साथ, यह पिटिंग, थकान क्षति, कोटिंग विफलता और सामग्री हानि पैदा करता है।

कांस्य कोटिंग्स का गुहिकायन क्षरण परीक्षण

हाउर एट अल द्वारा किए गए अध्ययन में, ठंडे छिड़काव, गर्म छिड़काव, एचवीओएफ छिड़काव और चाप छिड़काव द्वारा उत्पादित कांस्य कोटिंग्स की तुलना कास्ट निकल एल्यूमीनियम कांस्य और जहाज निर्माण स्टील से की गई थी। केंद्रीय प्रश्न सरल था: कौन सी कोटिंग प्रक्रिया एक कांस्य सतह का उत्पादन कर सकती है जो समुद्री सेवा के लिए लंबे समय तक गुहिकायन जोखिम से बचती है? इसका उत्तर देने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक थरथानेवाला उपकरण के साथ एएसटीएम जी 32-16 पर आधारित एक गुहिकायन क्षरण परीक्षण का उपयोग किया, जिसमें परीक्षण प्रणाली के रूप में एक Hielscher UIP1000hdT अल्ट्रासोनिक थरथानेवाला प्रणाली शामिल है।

परीक्षण की स्थिति और स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग का सटीक नियंत्रण

The sonicator UIP1000hdT is well suited for this type of test because it delivers high-intensity, low-frequency ultrasound in the range used for cavitation erosion testing. The cavitation erosion test setup using the 1000-watt sonicator operates at 20 kHz, and allows for precise process monitoring, amplitude control, temperature measurement, and automatic protocoling of test data. These functions are important because cavitation intensity depends strongly on amplitude, liquid temperature, liquid pressure, sonotrode geometry, and the distance between the sonotrode and specimen.

(a) सोनिकेटर UIP1000hd (अप्रत्यक्ष विधि) के साथ ASTM G32-16 के अनुसार कैविटेशन अपरदन परीक्षण। सभी परीक्षण पैरामीटर नाममात्र मान हैं; सहिष्णुता मानक में सूचीबद्ध हैं।
(b) अपरदन-समय वक्र में योजना संबंधी चरण और परीक्षण प्रक्रिया में लक्षणात्मक पैरामीटर।
ग्राफ़िक्स और अध्ययन: ©हाउर और अन्य, 2021।

कांस्य कोटिंग्स का अल्ट्रासोनिक कैविटेशन अपरदन परीक्षण

For the marine bronze coating example, the test was performed in the indirect ASTM G32 arrangement. In this configuration, the specimen is not attached to the vibrating horn. Instead, the ultrasonic sonotrode generates cavitation in distilled water, and the coated specimen is fixed beneath the sonotrode at a defined gap. Hauer et al. used a 0.5 mm distance between sample and sonotrode, a frequency of 20 kHz, and a peak-to-peak amplitude of 50 µm. The test liquid was distilled water, held at approximately room temperature, around 25 °C.

नमूना तैयार करना एक महत्वपूर्ण कदम है। गुहिकायन जोखिम से पहले, लेपित सतहों को चरणबद्ध जमीन पर रखा गया था और 4 माइक्रोन से नीचे एक ठीक हीरे के अपघर्षक के लिए पॉलिश किया गया था। यह शिथिल रूप से जुड़े कणों या सतह की अनियमितताओं के प्रभाव को कम करता है जो अन्यथा तुरंत अलग हो सकते हैं और क्षरण वक्र को विकृत कर सकते हैं। लक्ष्य कोटिंग को अच्छा दिखना नहीं है, बल्कि एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य प्रारंभिक स्थिति बनाना है ताकि मापा गया बड़े पैमाने पर नुकसान खराब सतह की तैयारी के बजाय गुहिकायन प्रतिरोध को दर्शाता है।

अल्ट्रासोनिक गुहिकायन क्षरण परीक्षण की प्रक्रिया और इसके परिणाम

The practical test procedure is straightforward. First, each specimen is cleaned, dried, and weighed on a precision balance. It is then mounted in the test cell beneath the sonotrode BS4d22 of the sonicator UIP1000hdT with the 0.5 mm gap set carefully and repeatably. The sonicator is operated at the defined amplitude and frequency, while the liquid temperature is controlled to prevent heating from changing cavitation intensity. After a defined exposure interval, the specimen is removed, cleaned, dried, and weighed again. This sequence is repeated over increasing, material-dependent exposure intervals until a complete erosion curve is obtained.
The raw measurement is mass loss. For engineering comparison, this mass loss is converted into volume loss using the material density. The volume loss is then divided by the exposed surface area to determine mean erosion depth. From the erosion-depth curve, the researcher can calculate characteristic erosion parameters such as maximum erosion rate, terminal erosion rate, and mean depth of erosion. Hielscher also notes that erosion can be reported as mass, volume, or penetration depth per time or per delivered ultrasonic energy, depending on the chosen protocol.

Mean erosion depths as function of adjusted coating quality parameters n. Powder annealing and thus reduced powder strength enables reaching high coating qualities. The inserts show the surface damage obtained after a cavitation testing time of 100min.
Graphs and study: ©Hauer et al., 2021.

One important lesson from the Hauer study is that early erosion rates can be misleading. Thermally and kinetically sprayed coatings often showed high initial material loss, followed by a lower, more stable erosion rate. For this reason, Hauer et al. used terminal erosion rate as a more representative indicator of long-term coating performance. In their 120-minute comparison, the terminal erosion rate was evaluated mainly from the second half of the test, above 60 minutes, to better capture the stabilized behavior.

परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि एक नियंत्रित थरथानेवाला गुहिकायन उपकरण मूल्यवान क्यों है। कास्ट निकल एल्यूमीनियम कांस्य ने लगभग 0.40 माइक्रोन / एच की टर्मिनल क्षरण दर हासिल की। अनुकूलित गर्म-छिड़काव कांस्य 0.57 माइक्रोन/घंटा तक पहुंच गया, जो कास्ट संदर्भ के करीब है। जहाज निर्माण स्टील पर एक अनुकूलित चाप-छिड़काव कोटिंग लगभग 1.02 माइक्रोन / एच तक पहुंच गई, जबकि एक अनुकूलित एचवीओएफ कोटिंग लगभग 1.74 माइक्रोन / एच तक पहुंच गई। यहां तक कि जब ये कोटिंग्स पूरी तरह से कास्ट प्रोपेलर कांस्य से मेल नहीं खाते थे, तो उन्होंने नाटकीय रूप से जहाज निर्माण स्टील से बेहतर प्रदर्शन किया; अध्ययन की रिपोर्ट है कि आर्क-स्प्रे और एचवीओएफ-स्प्रे कोटिंग्स ने वीएल-ए स्टील की तुलना में क्रमशः लगभग 26 गुना और 16 गुना बेहतर गुहिकायन प्रतिरोध हासिल किया।

अपने गुहिकायन क्षरण परीक्षणों के लिए थरथानेवाला उपकरण के रूप में एक सोनिकेटर का उपयोग करें

The practical conclusion is that cavitation erosion testing with the UIP1000hdT sonicator as vibratory apparatus can do more than rank materials. It reveals how coating process, microstructure, oxide content, porosity, interface bonding, and post-treatment affect real erosion behavior. Hauer et al. concluded that HVOF and arc spraying can offer a strong performance-cost compromise for improving steel rudder surfaces, while cold and warm spraying are preferred when cavitation resistance close to bulk nickel aluminum bronze is required.

प्रयोगशालाओं और कोटिंग डेवलपर्स के लिए, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणामों की कुंजी परीक्षण मापदंडों का सख्त नियंत्रण है: सोनोट्रोड आयाम, आवृत्ति, सोनोट्रोड-से-नमूना दूरी, तरल तापमान, तरल रसायन विज्ञान, नमूना तैयारी, वजन अंतराल, और कटाव-दर गणना। इन शर्तों को परिभाषित करने के साथ, Hielscher UIP1000hdT मात्रात्मक कोटिंग-प्रदर्शन डेटा में अल्ट्रासोनिक गुहिकायन का अनुवाद करने के लिए एक व्यावहारिक और दोहराने योग्य तरीका प्रदान करता है।

गुहिकायन कटाव परीक्षण के लिए नमूना वर्कशीट

 
आप यहां गुहिकायन क्षरण परीक्षण के लिए निर्देश पा सकते हैं!

एएसटीएम जी 32 कैविटेशन क्षरण परीक्षण सेटअप

सोनिकेटर यूआईपी 500 एचडीटी, यूआईपी 1000 एचडीटी, यूआईपी 15000 एचडीटी और यूआईपी 2000 एचडीटी एएसटीएम जी 32 परीक्षण के लिए उपयुक्त हैं। हम इनमें से प्रत्येक इकाई को सटीक आपूर्ति कर सकते हैं आयाम मापन प्रोटोकॉल सोनोट्रोड टिप पर यांत्रिक आयाम का। हम इन उपकरणों में से किसी एक का उपयोग करने की सलाह देते हैं एक sonotrode BS4d22 (22 मिमी व्यास) और एक स्टैंड ST2.

बदली टिप के साथ ASTM G32 -16 15.9mm सोनोट्रोड

डिजाइन, विनिर्माण और परामर्श – गुणवत्ता जर्मनी में निर्मित

Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपने उच्चतम गुणवत्ता और डिजाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। मजबूती और आसान संचालन औद्योगिक सुविधाओं में हमारे अल्ट्रासोनिकेटर के सुचारू एकीकरण की अनुमति देता है। किसी न किसी स्थिति और मांग वातावरण आसानी से Hielscher ultrasonicators द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं।

Hielscher Ultrasonics एक आईएसओ प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी और उपयोगकर्ता-मित्रता की विशेषता वाले उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर पर विशेष जोर देती है। बेशक, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर सीई के अनुरूप हैं और उल, सीएसए और RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

साहित्य/सन्दर्भ