Kavitációs eróziós vizsgálat
A kavitációs erózió olyan anyagfelületeken fordul elő, amelyek intenzív ultrahangos kavitációnak vannak kitéve. A kavitációs eróziós vizsgálat gyors módszer az anyagok vagy bevonatok eróziós ellenállásának mérésére az intenzív stressz és más eróziós tényezők ellen. Egyszerű kvantitatív mérést biztosít a minőségellenőrzéshez, és hasznos az anyagkutatás vagy a bevonat kialakítása során.
Miért érdemes kavitációs eróziós tesztet használni?
A folyamatos erózió vagy korrózió szükségessé teheti az alkatrészek rendszeres cseréjét vagy a felületi bevonatok megújítását. A mechanikai vagy kémiai hatások által okozott anyagfelületi erózió lassú folyamat, amely az anyagfelületek fokozatos megsemmisülését eredményezi. Ezért az anyag eróziós ellenállásának vagy a folyadékok és iszapok eróziós hatásának értékelése nagyon időigényes folyamat lehet.
Az ultrahangos kavitációs eróziós vizsgálat az anyag felületét ellenőrzött, intenzív, ismétlődő stresszciklusoknak teszi ki. Ez rövid idő alatt az anyagfelület jelentős erózióját eredményezi. Gyorsan mérhető az erózióállóság a rendszeres minőségellenőrzéshez a gyártásban, a beérkező anyagok értékeléséhez vagy a kutatás és fejlesztés során.
A standard alkalmazások közé tartozik a kohászati vizsgálat, a bevonat összetételének vizsgálata, a bevonat alkalmazásának vizsgálata vagy a folyadékok eróziógátlóinak értékelése.
Miért okoz a kavitáció felületi eróziót?
Ultrahangos eszközök, mint például a UP400St (400 watt, 24kHz) vagy az UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) ultrahangos rezgéseket kapcsolnak folyadékokba, például vízbe. A folyadékban lévő rezgés gyors kölcsönös mozgása kavitációs buborékokat hoz létre és összeomlik. Amikor a buborékok összeomlanak, nagy lokalizált mechanikai feszültség lép fel a folyadékban és a kitett anyagfelületeken. Az akár 1000 km/h sebességű folyadéksugarak és az akár 1000 atm-es helyi nyomás gyors kifáradást okoz az anyag felületén. Ez eltávolíthatja az oxid- vagy passziválási rétegeket, bevonatokat vagy szennyeződéseket. Szilárd anyagok, például acél, titán, alumínium, műanyag vagy üveg lyukasztását okozhatja. Ezért a kavitációs eróziós vizsgálat destruktív vizsgálati módszer.
Hogyan működik a kavitációs eróziós vizsgálat?
Az anyagfelületek kavitációs eróziója fokozatos anyagveszteséget okoz. Az anyagveszteség könnyen mérhető, ha az anyagot precíziós skálán méri egy meghatározott kavitációs eróziós expozíció előtt és után. A kavitációs eróziós teszt tipikus súlyváltozása 1 és 30 mg között van. A további szabványosításhoz kiszámíthatja a térfogatveszteséget úgy, hogy a fogyást elosztja az anyagsűrűséggel. Az átlagos behatolási mélységet (MDP) úgy számítják ki, hogy a térfogatveszteséget elosztják a minta felületével. Alternatív megoldásként megmérheti a gödörmélységet vagy a kiszorított térfogatot. A mikroszkópos elemzéssel további minőségi információkat szerezhet az eróziós mintázatról.
Ha Hielscher ultrahangos készüléket használ a kavitációs eróziós vizsgálathoz, előre beállíthatja a dolgozni kívánt hőmérséklet-tartományt és nyomástartományt. Beállíthatja az ultrahangos amplitúdót. Minden paramétert figyelnek, megjelenítenek és SD-kártyára rögzítenek. Nincs szükség saját szoftver telepítésére. Ha úgy tetszik, vezérelheti és figyelemmel kísérheti az ultrahangos folyamatot a szokásos webböngészőből, ha az ultrahangos készüléket a számítógéphez csatlakoztatja az ethernet kábelen keresztül (mellékelve).
Mi az ASTM G32 szabványos módszer a kavitációs erózióra vibrációs készülékkel?
Az ASTM G32-16 szabvány szabványosított módszert ír le a kavitációs erózióra. Egyszerű, ellenőrizhető és reprodukálható tesztet határoz meg a különböző anyagok kavitációs erózióállóságának számszerűsítésére és összehasonlítására. Az ATSM G32-16 specifikációi hasznosak az eredmények más publikációkkal való összehasonlításához. Ha kavitációs eróziós vizsgálatot szeretne végrehajtani a minőségellenőrzésben, javasoljuk, hogy igazítsa a kavitációs eróziós vizsgálati protokollt az Ön egyedi követelményeihez. Örömmel segítünk Önnek egy testreszabott kavitációs eróziós vizsgálati protokoll megtervezésében. Az ASTM-G32 szerinti kavitációs eróziós vizsgálatokkal kapcsolatos további információkért kattintson ide!
Miért használjak energiakorlátot időkorlát helyett?
Számos publikáció és erózióvizsgálati protokoll határozza meg a kavitációs expozíciós időt. A Hielscher ultrahangos készülékekben előre beállíthatja az ultrahangos időt, és a rendszer ezen idő letelte után leáll. Ezután kiszámíthatja az eredményül kapott kavitációs eróziós sebességet mm / h-ban vagy mm3 / h-ban. A határidő elfogadható, csak akkor, ha nem változtatja meg a paramétereket, például a folyadékszintet, az amplitúdót, a nyomást, a hőmérsékletet, a folyadék összetételét vagy a sonotrode és az anyagfelület közötti rést. Ha ezen paraméterek bármelyike megváltozik, akkor az ultrahangos kezelés ereje és a kavitáció intenzitása is. Fontos, hogy a folyadékhoz szállított tényleges hasznos teljesítmény ne ingadozzon a vizsgálat időtartama alatt.
A Hielscher ultrahangos készülékekben energiahatárt állíthat be. Ebben az esetben az ultrahangos készülék leáll, miután a megadott ultrahangos energiát szállította. A Hielscher készülék megjeleníti és rögzíti a paramétereket, például a tényleges nettó teljesítményt, amplitúdót, nyomást és folyadékhőmérsékletet. A teljesítmény ingadozását vagy a paraméterek szándékos megváltoztatását kompenzálják az energia-határérték használatakor. Ezután megadhatja az eredményül kapott kavitációs eróziós sebességet mm/kWh-ban, mm3/kWhr-ban vagy mg/kWhr-ban.
Ha megméri a mintát a kavitációs eróziós intervallumok között, akkor görbét generálhat, amely megmutatja a marginális súlycsökkenést (súlycsökkenés aránya minden energiaintervallumban) a kumulatív energia felett.
A pontosabb eredmények érdekében a készülék automatikus kalibrálást végezhet (30 másodperc). Ez méri az összes amplitúdó beállítását a levegőben környezeti nyomáson. A Hielscher készülék ezeket a kalibrációs adatokat használja, hogy valós időben nagyon pontos nettó teljesítményértékeket adjon.
Mi befolyásolja a kavitációs eróziót?
Az ultrahangos kavitáció kavitációs eróziót eredményez. Minél intenzívebb az ultrahangos kavitáció, annál gyorsabb az erózió. Az intenzívebb kavitáció erodálhatja az anyagfelületeket, amit egy nagyon lágy kavitáció egyáltalán nem erodálhat. Tehát lehet, hogy minimális intenzitásra van szükség ahhoz, hogy az anyagot eróziós vizsgálatnak vessék alá.
Ultrahangos amplitúdó
A rezgési amplitúdó az ultrahangos intenzitás és az ebből eredő kavitációs intenzitás legfontosabb paramétere. A nagyobb amplitúdók intenzívebb kavitációt eredményeznek. Az ultrahangban az amplitúdót mikronban csúcscsúcsként határozzák meg. A Hielscher ultrahangos készülékek lehetővé teszik az amplitúdó széles tartományban történő beállítását. A beállítás után a készülék minden terhelési körülmények között a beállított szinten tartja az amplitúdót. Ez fontos jellemzője annak, hogy ellenőrizhető és megismételhető kavitációs vizsgálati feltételek legyenek.
A Hielscher ultrahangos készülékek lehetővé teszik, hogy kavitációs eróziós vizsgálatokat végezzen amplitúdókkal akár 2 mikrontól 200 mikronig vagy annál nagyobbig.
Folyadéknyomás szonikálás közben
A kavitációs erózió tesztelésének számos szabványos protokollja ultrahangos kavitációt használ környezeti nyomáson. A folyadéknyomás a szonikálás intenzitásának második legfontosabb tényezője. A környezeti nyomás 10% -os növekedése körülbelül 10% -kal növeli az ultrahangos intenzitást. Az intenzívebb kavitáció csökkenti a kavitációs erózió bizonyos fokának eléréséhez szükséges időt. Gyakran egyetlen minta tesztelése 15-120 percet vehet igénybe. Ha sok mintát kell tesztelnie, a nagyobb nyomáson végzett munka jelentősen lerövidítheti az egyes vizsgálatok idejét. Az 5 barg (73psig) nyomáson végzett tesztek kb. 80%-kal kevesebb időt igényelnek minden egyes teszthez.
A Hielscher nyomásálló tesztcellákat szállít digitális nyomásérzékelővel a kavitációs erózió teszteléséhez. Nyomásálló cella segítségével minden teszt során szabályozhatja és fenntarthatja a nyomást. Az ultrahangos generátor folyamatosan figyeli a nyomásérzékelőt, és a tényleges nyomást egy SD-kártyán lévő Excel-kompatibilis CSV-fájlba protokollja (mellékelve). A Hielscher nyomásszabályozókat szállít az üzemi nyomás beállításához és fenntartásához.
Szabványos Hielscher nyomászáró tesztcellák kavitációs eróziós teszteléshez legfeljebb tp 5barg (73psig). Kérésre akár 300 barg (4350psig) nagyobb nyomás is rendelkezésre áll.
Ultrahangos frekvencia
Általában a kavitációs eróziós vizsgálat alacsony frekvenciájú, nagy intenzitású ultrahangot használ a 18-30kHz tartományban. Ebben a tartományban a frekvencia változása nagyon korlátozott hatással van a kavitáció intenzitására. Minden Hielscher eszköz állandó frekvencián működik.
Távolság a Sonotrode-tól
A vizsgálandó anyag felszerelhető a sonotrode-ra vagy a sonotrode alá. Készíthet egy menetes anyagmintát, és felszerelheti az ultrahangos sonotrode végére. Ebben az esetben a minta a megadott ultrahangos amplitúdóval rezeg, és felületén kavitációt hoz létre. Ez precíziós megmunkálást igényel, és nem minden anyag alkalmas erre az opcióra.
Alternatív megoldásként rögzíthet egy alkatrészt vagy mintát egy titán sonotrode alatt. Ebben az esetben a titán sonotrode hozza létre a kavitációt, és az anyag felülete ki van téve a kavitációnak. Ez a kényelmesebb megoldás, mivel különböző méretű vagy formájú mintákat helyezhet el a tesztcellában. Ha nagyobb sonotrode-t használ, például egy 50mm vagy 80mm átmérőjű sonotrode-t, egyszerre több alkatrészt is kitehet a kavitációs eróziónak. Ez nagyon hasznos, ha naponta sok alkatrészt kell tesztelnie, pl. minőség-ellenőrzés céljából.
Mindkét esetben nagyon fontos az ultrahangos sonotrode és a mellette lévő anyagfelület közötti távolság. Általában a kavitációs erózió gyorsabb, ha kisebb távolságot használ. A tipikus távolságok 0,2 és 15 mm között mozognak. A meggyőző eredmények érdekében minden teszthez azonos távolságot kell használnia.
folyadék hőmérséklete
A melegebb folyadék alacsonyabb ultrahangos kavitációs intenzitást eredményez. A mechanikai rezgési energia bevitele a folyadékba a folyadék felmelegedését okozza. Annak érdekében, hogy minden kavitációs eróziós vizsgálat során állandó hőmérsékletet tartsunk fenn, a folyadékot le kell hűteni. A Hielscher köpenyes tartályokat és köpenyes nyomászáró cellákat szállít. Alternatív megoldásként használhat hűtőtekercset egy főzőpohárban, vagy helyezheti a főzőpoharat jégfürdőbe. A köpenyen vagy a hűtőtekercsen áthaladó hűtőfolyadék eltávolítja a hőt a folyadékból.
Hielscher ultrahangos eszközök, mint például a UP400St vagy az UIP1000hdT PT100 hőmérséklet-érzékelővel (mellékelve). Az ultrahangos generátor folyamatosan figyeli a folyadék tényleges hőmérsékletét, és a hőmérsékletet egy SD-kártyán lévő Excel-kompatibilis CSV-fájlba rögzíti (mellékelve). Beállíthatja a generátort úgy, hogy szüneteltesse a kavitációs eróziós tesztet, ha a folyadék hőmérséklete túlságosan eltér az alapértéktől, például elégtelen hűtőteljesítmény miatt. A generátor automatikusan folytathatja az ultrahangos kezelést, amikor a folyadék ismét elérte a megadott hőmérsékletet.
Kavitáló folyadék
Általában a kavitációs eróziós vizsgálat vizet, például desztillált vizet használ. A különböző folyadékok különböző kavitációs jellemzőket mutatnak. Ha a víz maró hatású az anyagra, érdemes alternatív folyadékokat, például alacsony viszkozitású szilikonolajokat vagy szerves oldószereket tesztelni a maró tényező kiküszöbölése vagy csökkentése érdekében. Alternatív megoldásként korrozív hatásúvá teheti a folyadékot, például a pH megváltoztatásával, vagy csiszolószemcsék hozzáadásával csiszolóanyagabbá teheti. A kavitációs eróziós teszteléssel értékelheti a folyadékok, például fúróiszapok erózióját és maró hatását, vagy értékelheti a korrózió- vagy eróziógátlók hatékonyságát.
Megmunkálás
Alkatrész vagy minta gyártásakor a CNC megmunkálás, köszörülés vagy polírozás károsítja a szemcseszerkezetet az anyagfelület közelében. Ez csökkenti az erózióállóságot.
Passziválás/oxid rétegek
Nagyon gyakran az erózió és a korrózió egyidejűleg történik. A víz, például a desztillált, ioncserélt vagy ioncserélt víz számos anyagra korrozív hatású lehet. Az ultrahangos kavitáció elősegíti a korróziót. A passziválási rétegek, pl. eloxált alumíniumnál, növelik az anyag felületének erózióval és korrózióval szembeni ellenállását.
Milyen korlátai vannak a kavitációs eróziós vizsgálatnak?
Egyes elasztomerek nagyon intenzív kavitációs expozíciót igényelhetnek ahhoz, hogy egyáltalán kavitációs eróziót mutassanak. Ebben az esetben a nyomás alatt álló cella nélküli szonikálás nem mutathat mérhető hatást.
Sablonvizsgálati protokoll kavitációs eróziós vizsgálathoz
Sablon munkalapunkat a következő formátumokban töltheti le: PDF, Microsoft Excel XLSvagy Apple számok.