कैविटेशन अपरदन परीक्षण

कैविटेशन अपरदन उन सामग्री सतहों पर होता है जो तीव्र अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के संपर्क में आती हैं। कैविटेशन अपरदन परीक्षण, तीव्र प्रतिबल और अन्य अपरदन कारकों के प्रति सामग्रियों या कोटिंग के अपरदन प्रतिरोध को मापने की एक तेज़ विधि है। यह गुणवत्ता नियंत्रण के लिए आसान मात्रात्मक मापन प्रदान करता है और सामग्री अनुसंधान या कोटिंग का फ़ॉर्मूलेशन तैयार करने के दौरान उपयोगी है।

कैविटेशन अपरदन परीक्षण का उपयोग क्यों करें?

लगातार होने वाले अपरदन या संक्षारण के कारण पुर्ज़ों को नियमित रूप से बदलना या सतह की कोटिंग को नवीनीकृत करना आवश्यक हो सकता है। यांत्रिक या रासायनिक प्रभावों के कारण सामग्री की सतह का अपरदन एक धीमी प्रक्रिया है, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री की सतहें धीरे-धीरे नष्ट होती हैं। इसलिए, सामग्री के अपरदन प्रतिरोध या द्रवों और स्लरी के अपरदन प्रभाव का मूल्यांकन करना बहुत समय लेने वाली प्रक्रिया हो सकती है।
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन अपरदन परीक्षण में सामग्री की सतह को नियंत्रित, तीव्र, बार-बार दोहराए जाने वाले प्रतिबल चक्रों के अधीन रखा जाता है। इसके परिणामस्वरूप कम समय में सामग्री की सतह का काफ़ी अपरदन होता है। आप उत्पादन में नियमित गुणवत्ता नियंत्रण के लिए, प्राप्त होने वाली सामग्रियों के मूल्यांकन के लिए या अनुसंधान और विकास के दौरान अपरदन प्रतिरोध को तेज़ी से माप सकते हैं।
मानक अनुप्रयोगों में धातुकर्म परीक्षण, कोटिंग फ़ॉर्मूलेशन का परीक्षण, कोटिंग लगाने की प्रक्रिया का परीक्षण या द्रवों में अपरदन अवरोधकों का मूल्यांकन शामिल हैं।

कैविटेशन से सतह का अपरदन क्यों होता है?

UP400St (400 watts, 24kHz) या UIP1000hdT (1000 watts, 20kHz) जैसे अल्ट्रासोनिक उपकरण पानी जैसे द्रवों में अल्ट्रासोनिक कंपन संचारित करते हैं। द्रव में कंपन की तेज़ आगे-पीछे की गति से कैविटेशन बुलबुले बनते और ढहते हैं। जब बुलबुले ढहते हैं, तो द्रव में और उसके संपर्क में आने वाली सामग्री की सतहों पर उच्च स्थानीय यांत्रिक प्रतिबल उत्पन्न होता है। 1000km/h तक की गति वाले द्रव जेट और 1000atm तक के स्थानीय दाब सामग्री की सतह में तेज़ी से श्रांति उत्पन्न करते हैं। इससे ऑक्साइड या निष्क्रियण परतें, कोटिंग या जमे हुए निक्षेप हट सकते हैं। इससे स्टील, टाइटेनियम, एल्युमिनियम, प्लास्टिक या काँच जैसी ठोस सामग्रियों में छोटे गड्ढे बन सकते हैं। इसलिए, कैविटेशन अपरदन परीक्षण एक विनाशकारी परीक्षण विधि है।

कैविटेशन अपरदन परीक्षण कैसे काम करता है?

सामग्री की सतहों के कैविटेशन अपरदन से सामग्री का क्रमिक क्षय होता है। आप सामग्री को कैविटेशन अपरदन के एक निर्धारित संपर्क में लाने से पहले और बाद में परिशुद्ध तुला पर तौलकर सामग्री के क्षय को आसानी से माप सकते हैं। कैविटेशन अपरदन परीक्षण में भार का सामान्य परिवर्तन 1 और 30mg के बीच होता है। आगे के मानकीकरण के लिए, आप भार हानि को सामग्री के घनत्व से भाग देकर आयतन हानि की गणना कर सकते हैं। औसत प्रवेश गहराई (MDP) की गणना आयतन हानि को परीक्षण नमूने के सतह क्षेत्रफल से भाग देकर की जाती है। वैकल्पिक रूप से, आप बने हुए गड्ढों की गहराई या विस्थापित आयतन माप सकते हैं। अपरदन के पैटर्न के बारे में अतिरिक्त गुणात्मक जानकारी प्राप्त करने के लिए आप सूक्ष्मदर्शीय विश्लेषण का उपयोग कर सकते हैं।
जब आप कैविटेशन अपरदन परीक्षण के लिए Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरण का उपयोग करते हैं, तो आप उस तापमान सीमा और दाब सीमा को पहले से निर्धारित कर सकते हैं, जिन पर आप काम करना चाहते हैं। आप सोनिकेशन का आयाम समायोजित कर सकते हैं। सभी मापदंडों की निगरानी की जाती है, उन्हें प्रदर्शित किया जाता है और SD-कार्ड पर दर्ज किया जाता है। आपको कोई मालिकाना सॉफ़्टवेयर इंस्टॉल करने की आवश्यकता नहीं है। यदि आप चाहें, तो अल्ट्रासोनिक उपकरण को ईथरनेट केबल (शामिल) के माध्यम से अपने कंप्यूटर से जोड़कर अपने सामान्य वेब-ब्राउज़र से अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया को नियंत्रित कर सकते हैं और उसकी निगरानी कर सकते हैं।

कंपनकारी उपकरण का उपयोग करके कैविटेशन अपरदन के लिए ASTM G32 मानक विधि क्या है?

ASTM G32-16 मानक कैविटेशन क्षरण के लिए एक मानकीकृत विधि का वर्णन करता है। यह विभिन्न सामग्रियों के कैविटेशन क्षरण प्रतिरोध को मात्रात्मक रूप से निर्धारित करने और उसकी तुलना करने के लिए एक सरल, नियंत्रित करने योग्य और पुनरुत्पादनीय परीक्षण परिभाषित करता है। ATSM G32-16 विनिर्देश आपके परिणामों की तुलना अन्य प्रकाशनों के परिणामों से करने में उपयोगी हैं। यदि आप गुणवत्ता नियंत्रण में कैविटेशन क्षरण परीक्षण लागू करना चाहते हैं, तो हम आपकी विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप कैविटेशन क्षरण परीक्षण प्रोटोकॉल को अनुकूलित करने की पुरज़ोर सलाह देते हैं। हमें आपकी आवश्यकताओं के अनुरूप कैविटेशन क्षरण परीक्षण प्रोटोकॉल तैयार करने में आपकी सहायता करने में खुशी होगी। ASTM-G32 के अनुसार कैविटेशन क्षरण परीक्षण के बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया यहाँ क्लिक करें!

मुझे समय सीमा के बजाय ऊर्जा सीमा का उपयोग क्यों करना चाहिए?

कई प्रकाशन और क्षरण परीक्षण प्रोटोकॉल कैविटेशन के संपर्क की अवधि निर्दिष्ट करते हैं। Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरणों में, आप सोनिकेशन की अवधि पहले से निर्धारित कर सकते हैं और यह अवधि बीत जाने के बाद सिस्टम रुक जाएगा। इसके बाद आप परिणामी कैविटेशन क्षरण दर की गणना mm/hr या mm3/hr में कर सकते हैं। समय सीमा केवल तभी स्वीकार्य है, जब आप द्रव स्तर, आयाम, दाब, तापमान, द्रव की संरचना या सोनोट्रोड और सामग्री की सतह के बीच के अंतराल जैसे किसी भी प्राचल को न बदलें। यदि इनमें से कोई भी प्राचल बदलता है, तो सोनिकेशन की शक्ति और कैविटेशन की तीव्रता भी बदल जाएगी। यह महत्वपूर्ण है कि परीक्षण की अवधि के दौरान द्रव को दी जाने वाली वास्तविक निवल शक्ति में उतार-चढ़ाव न हो।
Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरणों में आप ऊर्जा सीमा निर्धारित कर सकते हैं। इस स्थिति में, अल्ट्रासोनिक उपकरण निर्दिष्ट अल्ट्रासोनिक ऊर्जा देने के बाद रुक जाएगा। Hielscher उपकरण वास्तविक निवल शक्ति, आयाम, दाब और द्रव के तापमान जैसे प्राचलों को प्रदर्शित और रिकॉर्ड करेगा। ऊर्जा सीमा का उपयोग करने पर शक्ति में उतार-चढ़ाव या प्राचलों में जानबूझकर किए गए परिवर्तनों की भरपाई की जाएगी। इसके बाद आप परिणामी कैविटेशन क्षरण दर को mm/kWhr, mm3/kWhr या mg/kWhr में निर्दिष्ट कर सकते हैं।
यदि आप कैविटेशन क्षरण के अंतरालों के बीच परीक्षण नमूने का भार मापते हैं, तो आप एक वक्र बना सकते हैं जो संचयी ऊर्जा के सापेक्ष सीमांत भार ह्रास (प्रत्येक ऊर्जा अंतराल में भार ह्रास की दर) दर्शाता है।
अधिक सटीक परिणामों के लिए, उपकरण स्वचालित अंशांकन (30 सेकंड) कर सकता है। यह परिवेशी दाब पर वायु में सभी आयाम सेटिंगों के लिए शक्ति मापता है। Hielscher उपकरण वास्तविक समय में निवल शक्ति के अत्यंत सटीक मान देने के लिए इस अंशांकन डेटा का उपयोग करता है।

सोनिकेशन के दौरान द्रव का दाब

कैविटेशन अपरदन परीक्षण के कई मानक प्रोटोकॉल परिवेशी दाब पर अल्ट्रासोनिक कैविटेशन का उपयोग करते हैं। सोनिकेशन की तीव्रता के लिए द्रव का दाब दूसरा सबसे महत्वपूर्ण कारक है। परिवेशी दाब में 10% की वृद्धि से सोनिकेशन की तीव्रता लगभग 10% बढ़ जाएगी। अधिक तीव्र कैविटेशन से कैविटेशन अपरदन के एक निश्चित स्तर तक पहुँचने के लिए आवश्यक समय कम हो जाता है। अक्सर एक नमूने के परीक्षण में 15 से 120 मिनट तक लग सकते हैं। यदि आपको कई नमूनों का परीक्षण करना है, तो अधिक दाब पर काम करने से प्रत्येक परीक्षण का समय काफी कम हो सकता है। 5 barg (73psig) पर किए जाने वाले परीक्षणों में प्रत्येक परीक्षण के लिए लगभग 80% कम समय लगता है।
Hielscher कैविटेशन अपरदन परीक्षण के लिए डिजिटल दाब सेंसर वाले दाबरोधी परीक्षण सेल उपलब्ध कराता है। दाबरोधी सेल का उपयोग करके आप प्रत्येक परीक्षण के दौरान दाब को नियंत्रित कर सकते हैं और बनाए रख सकते हैं। अल्ट्रासोनिक जनरेटर दाब सेंसर की लगातार निगरानी करता है और वास्तविक दाब को एक SD कार्ड (शामिल) पर Excel-संगत CSV फ़ाइल में दर्ज करता है। Hielscher परिचालन दाब को निर्धारित करने और बनाए रखने के लिए दाब नियामक उपलब्ध कराता है।
मानक रूप में, कैविटेशन अपरदन परीक्षण के लिए Hielscher के दाबरोधी परीक्षण सेल 5barg (73psig) तक के दाब के लिए रेट किए गए हैं। अनुरोध पर 300barg (4350psig) तक के उच्च दाब के विकल्प उपलब्ध हैं।

अल्ट्रासोनिक आवृत्ति

सामान्यतः, कैविटेशन अपरदन परीक्षण में 18–30kHz की सीमा में कम आवृत्ति और उच्च तीव्रता की अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग किया जाता है। इस सीमा में आवृत्ति में बदलाव का कैविटेशन की तीव्रता पर बहुत सीमित प्रभाव पड़ता है। Hielscher के सभी उपकरण स्थिर आवृत्ति पर काम करते हैं।

सोनोट्रोड से दूरी

जिस सामग्री का परीक्षण करना है, उसे सोनोट्रोड पर या सोनोट्रोड के नीचे लगाया जा सकता है। आप सामग्री का चूड़ीदार नमूना बनाकर उसे अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड के सिरे पर लगा सकते हैं। इस स्थिति में, नमूना निर्दिष्ट अल्ट्रासोनिक आयाम पर कंपन करता है और अपनी सतह पर कैविटेशन उत्पन्न करता है। इसके लिए परिशुद्ध मशीनिंग आवश्यक है और सभी सामग्रियाँ इस विकल्प के लिए उपयुक्त नहीं होती हैं।
वैकल्पिक रूप से, आप किसी पुर्जे या नमूने को टाइटेनियम सोनोट्रोड के ठीक नीचे, उसके बहुत पास स्थिर कर सकते हैं। इस स्थिति में, टाइटेनियम सोनोट्रोड कैविटेशन उत्पन्न करता है और सामग्री की सतह कैविटेशन के संपर्क में आती है। यह अधिक सुविधाजनक विकल्प है, क्योंकि आप परीक्षण सेल में विभिन्न आकारों या आकृतियों के नमूने रख सकते हैं। यदि आप किसी बड़े सोनोट्रोड, जैसे 50mm या 80mm व्यास वाले सोनोट्रोड का उपयोग करते हैं, तो आप एक ही समय में कई पुर्जों को कैविटेशन अपरदन के संपर्क में ला सकते हैं। यह तब बहुत उपयोगी होता है जब आपको प्रतिदिन कई पुर्जों का परीक्षण करना हो, उदाहरण के लिए गुणवत्ता नियंत्रण के लिए।
दोनों स्थितियों में, अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड और उसके पास स्थित सामग्री की सतह के बीच की दूरी बहुत महत्वपूर्ण है। सामान्यतः, कम दूरी रखने पर कैविटेशन अपरदन अधिक तेज़ होता है। सामान्य दूरियाँ 0.2 से 15mm तक होती हैं। निर्णायक परिणामों के लिए आपको सभी परीक्षणों में समान दूरी रखनी चाहिए।

द्रव का तापमान

अधिक गर्म द्रव में अल्ट्रासोनिक कैविटेशन की तीव्रता कम होती है। द्रव में यांत्रिक कंपन ऊर्जा प्रविष्ट कराने से द्रव गर्म हो जाएगा। प्रत्येक कैविटेशन अपरदन परीक्षण के दौरान स्थिर तापमान बनाए रखने के लिए द्रव को ठंडा करना आवश्यक है। Hielscher जैकेटयुक्त पात्र और जैकेटयुक्त दाबरोधी सेल उपलब्ध कराता है। वैकल्पिक रूप से, आप बीकर में शीतलन कुंडली का उपयोग कर सकते हैं या बीकर को बर्फ के स्नान में रख सकते हैं। जैकेट या शीतलन कुंडली से होकर बहने वाला शीतलक द्रव से ऊष्मा निकालता है।
Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरण, जैसे UP400St या UIP1000hdT, PT100 तापमान प्रोब (शामिल) के साथ आते हैं। अल्ट्रासोनिक जनरेटर द्रव के वास्तविक तापमान की लगातार निगरानी करता है और तापमान को एक SD कार्ड (शामिल) पर Excel-संगत CSV फ़ाइल में दर्ज करता है। आप जनरेटर को इस तरह सेट कर सकते हैं कि यदि द्रव का तापमान आपके निर्धारित मान से बहुत अधिक विचलित हो जाए, उदाहरण के लिए अपर्याप्त शीतलन क्षमता के कारण, तो वह कैविटेशन अपरदन परीक्षण को अस्थायी रूप से रोक दे। जब द्रव फिर से निर्दिष्ट तापमान पर पहुँच जाए, तो जनरेटर सोनिकेशन को स्वचालित रूप से फिर से शुरू कर सकता है।

कैविटेशन वाला द्रव

सामान्यतः कैविटेशन अपरदन परीक्षण में पानी, जैसे आसुत जल, का उपयोग किया जाता है। विभिन्न तरल अलग-अलग कैविटेशन विशेषताएँ प्रदर्शित करते हैं। यदि पानी आपकी सामग्री के लिए संक्षारक है, तो संक्षारण कारक को समाप्त करने या कम करने के लिए आप कम श्यानता वाले सिलिकॉन तेलों या कार्बनिक विलायकों जैसे वैकल्पिक तरलों का परीक्षण करना चाह सकते हैं। वैकल्पिक रूप से, आप तरल को अधिक संक्षारक बना सकते हैं, उदाहरण के लिए pH बदलकर, या अपघर्षक कण मिलाकर उसे अधिक अपघर्षक बना सकते हैं। आप ड्रिलिंग मड जैसे तरलों की अपरदनशीलता और संक्षारकता का मूल्यांकन करने या संक्षारण अथवा अपरदन अवरोधकों की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करने के लिए कैविटेशन अपरदन परीक्षण का उपयोग कर सकते हैं।

मशीनिंग

जब आप किसी पुर्जे या परीक्षण नमूने का निर्माण करते हैं, तो CNC मशीनिंग, घिसाई या पॉलिशिंग से सामग्री की सतह के निकट की दाना संरचना को क्षति पहुँचती है। इससे अपरदन प्रतिरोध कम हो जाता है।

निष्क्रियण/ऑक्साइड परतें

बहुत बार अपरदन और संक्षारण एक ही समय पर होते हैं। आसुत, विखनिजीकृत या विआयनीकृत जल जैसे पानी कई सामग्रियों के लिए संक्षारक हो सकते हैं। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन संक्षारण को बढ़ावा देता है। निष्क्रियण परतें, उदाहरण के लिए एनोडीकृत एल्युमिनियम पर मौजूद परतें, सामग्री की सतह के अपरदन और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाएँगी।

कैविटेशन अपरदन परीक्षण की क्या सीमाएँ हैं?

कुछ इलास्टोमर में किसी भी प्रकार का कैविटेशन अपरदन दिखाई देने के लिए उन्हें अत्यंत तीव्र कैविटेशन के संपर्क में लाना आवश्यक हो सकता है। ऐसी स्थिति में, दबावयुक्त सेल के बिना सोनिकेशन से कोई मापनीय प्रभाव दिखाई नहीं दे सकता है।