Pengujian Erosi Kavitasi

Erosi kavitasi terjadi pada permukaan material yang terkena kavitasi ultrasonik yang intens. Pengujian erosi kavitasi adalah metode cepat untuk mengukur ketahanan erosi bahan atau pelapis terhadap tegangan intens dan faktor erosi lainnya. Ini memberikan pengukuran kuantitatif yang mudah untuk kontrol kualitas dan berguna selama penelitian material atau formulasi pelapisan.

Mengapa Menggunakan Pengujian Erosi Kavitasi?

Erosi atau korosi yang sedang berlangsung dapat memerlukan penggantian suku cadang secara teratur atau pembaruan lapisan permukaan. Erosi permukaan material karena pengaruh mekanis atau kimia adalah proses yang lambat yang mengakibatkan penghancuran permukaan material secara bertahap. Oleh karena itu, evaluasi ketahanan erosi material atau efek erosi cairan dan bubur, bisa menjadi proses yang sangat memakan waktu.
Pengujian erosi kavitasi ultrasonik mengekspos permukaan material ke siklus tegangan yang terkontrol, intens, dan berulang. Hal ini mengakibatkan erosi permukaan material yang signifikan dalam waktu singkat. Anda dapat dengan cepat mengukur ketahanan erosi untuk kontrol kualitas reguler dalam produksi, untuk evaluasi bahan yang masuk atau selama penelitian dan pengembangan.
Aplikasi standar meliputi pengujian metalurgi, pengujian formulasi lapisan, pengujian aplikasi pelapisan, atau evaluasi penghambat erosi dalam cairan.

Mengapa Kavitasi Menyebabkan Erosi Permukaan?

Perangkat ultrasonik, seperti UP400St (400 watt, 24kHz) atau UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) memasangkan getaran ultrasonik menjadi cairan, seperti air. Gerakan timbal balik yang cepat dari getaran dalam cairan menghasilkan dan meruntuhkan gelembung kavitasi. Ketika gelembung runtuh, tegangan mekanis lokal yang tinggi terjadi dalam cairan dan pada permukaan material yang terbuka. Jet cair hingga 1000km / jam dan tekanan lokal hingga 1000atm menyebabkan kelelahan cepat pada permukaan material. Ini dapat menghilangkan oksida atau lapisan pasif, pelapis atau pengotoran. Hal ini dapat menyebabkan lubang bahan padat, seperti baja, titanium, aluminium, plastik atau kaca. Oleh karena itu, pengujian erosi kavitasi adalah metode pengujian yang merusak.

Bagaimana Cara Kerja Pengujian Erosi Kavitasi?

Erosi kavitasi permukaan material menyebabkan hilangnya material secara bertahap. Anda dapat mengukur kehilangan material dengan mudah dengan menimbang material pada timbangan presisi sebelum dan sesudah paparan erosi kavitasi yang ditentukan. Perubahan berat yang khas untuk uji erosi kavitasi adalah antara 1 dan 30mg. Untuk standarisasi lebih lanjut, Anda dapat menghitung kehilangan volume dengan membagi kehilangan berat dengan kepadatan material. Kedalaman penetrasi rata-rata (MDP) dihitung dengan membagi kehilangan volume dengan luas permukaan spesimen. Atau, Anda dapat mengukur kedalaman pitting atau volume yang bergeser. Anda dapat menggunakan analisis mikroskopis untuk mendapatkan informasi kualitatif tambahan tentang pola erosi.
Saat Anda menggunakan perangkat ultrasonik Hielscher untuk pengujian erosi kavitasi, Anda dapat mengatur kisaran suhu dan rentang tekanan yang ingin Anda kerjakan. Anda dapat menyesuaikan amplitudo sonikasi. Semua parameter dipantau, ditampilkan, dan diprotokolkan ke kartu SD. Anda tidak memerlukan instalasi perangkat lunak berpemilik. Jika Anda suka, Anda dapat mengontrol dan memantau proses ultrasonik dari browser web reguler Anda, jika Anda menghubungkan perangkat ultrasonik ke komputer Anda melalui kabel ethernet (termasuk).

Apa Metode Standar ASTM G32 Untuk Erosi Kavitasi Menggunakan Peralatan Getaran?

Standar ASTM G32-16 menjelaskan metode standar untuk erosi kavitasi. Ini mendefinisikan tes sederhana, dapat dikendalikan, dan dapat direproduksi untuk mengukur dan membandingkan ketahanan erosi kavitasi dari berbagai bahan. Spesifikasi ATSM G32-16 berguna untuk membandingkan hasil Anda dengan publikasi lain. Jika Anda ingin menerapkan pengujian erosi kavitasi dalam kontrol kualitas, kami menyarankan untuk menyesuaikan protokol uji erosi kavitasi dengan kebutuhan spesifik Anda. Kami akan dengan senang hati membantu Anda dengan desain protokol uji erosi kavitasi yang disesuaikan. Untuk informasi lebih lanjut tentang pengujian erosi kavitasi sesuai dengan ASTM-G32, silakan klik di sini!

Mengapa Saya Harus Menggunakan Batas Energi Alih-alih Batas Waktu?

Banyak publikasi dan protokol uji erosi menentukan waktu paparan kavitasi. Dalam perangkat ultrasonik Hielscher, Anda dapat mengatur waktu sonikasi dan sistem akan berhenti setelah waktu ini berlalu. Anda kemudian dapat menghitung laju erosi kavitasi yang dihasilkan dalam mm/jam atau mm3/jam. Batas waktu dapat diterima, hanya jika Anda tidak mengubah parameter apa pun, seperti level cairan, amplitudo, tekanan, suhu, komposisi cairan atau celah antara sonotrode dan permukaan material. Jika salah satu dari parameter ini berubah, begitu pula kekuatan sonikasi dan intensitas kavitasi. Penting, bahwa daya bersih aktual yang dikirim ke cairan tidak boleh berfluktuasi selama durasi pengujian.
Dalam perangkat ultrasonik Hielscher Anda dapat mengatur batas energi. Dalam hal ini, perangkat ultrasonik akan berhenti, setelah mengirimkan energi ultrasonik yang ditentukan. Perangkat Hielscher akan menampilkan dan merekam parameter, seperti daya bersih aktual, amplitudo, tekanan dan suhu cairan. Fluktuasi daya atau perubahan parameter yang disengaja akan dikompensasi saat menggunakan batas energi. Anda kemudian dapat menentukan laju erosi kavitasi yang dihasilkan dalam mm/kWhr, mm3/kWhr atau mg/kWhr.
Jika Anda menimbang spesimen di antara interval erosi kavitasi, Anda dapat menghasilkan kurva yang menunjukkan penurunan berat marjinal (tingkat penurunan berat badan di setiap interval energi) atas energi kumulatif.
Untuk hasil yang lebih tepat, perangkat dapat melakukan kalibrasi otomatis (30 detik). Ini mengukur daya untuk semua pengaturan amplitudo di udara pada tekanan sekitar. Perangkat Hielscher menggunakan data kalibrasi ini untuk memberikan nilai daya bersih yang sangat tepat secara real-time.

Tekanan Cairan Selama Sonikasi

Banyak protokol standar untuk pengujian erosi kavitasi menggunakan kavitasi ultrasonik pada tekanan sekitar. Tekanan cairan adalah faktor terpenting kedua untuk intensitas sonikasi. Peningkatan 10% dalam tekanan sekitar akan meningkatkan intensitas sonikasi sekitar 10%. Kavitasi yang lebih intens mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tingkat erosi kavitasi tertentu. Seringkali tes spesimen tunggal dapat memakan waktu antara 15 hingga 120 menit. Jika Anda memiliki banyak spesimen untuk diuji, bekerja pada tekanan yang lebih tinggi dapat memangkas waktu untuk setiap pengujian secara signifikan. Pengujian pada 5 barg (73psig) membutuhkan sekitar 80% lebih sedikit waktu untuk setiap tes.
Hielscher memasok sel uji kedap tekanan dengan sensor tekanan digital untuk pengujian erosi kavitasi. Dengan menggunakan sel kedap tekanan, Anda dapat mengontrol dan mempertahankan tekanan selama setiap tes. Generator ultrasonik memantau sensor tekanan secara konstan dan protokol tekanan aktual ke file CSV yang kompatibel dengan Excel pada kartu SD (termasuk). Hielscher memasok pengatur tekanan untuk mengatur dan mempertahankan tekanan operasi.
Sebagai sel uji kedap tekanan Hielscher standar untuk pengujian erosi kavitasi dinilai hingga tp 5barg (73psig). Tekanan yang lebih tinggi hingga 300barg (4350psig) tersedia berdasarkan permintaan.

Frekuensi Ultrasonik

Secara umum, pengujian erosi kavitasi menggunakan ultrasonik intensitas tinggi frekuensi rendah dalam kisaran 18-30kHz. Dalam kisaran ini variasi frekuensi memiliki efek yang sangat terbatas pada intensitas kavitasi. Semua perangkat Hielscher bekerja pada frekuensi konstan.

Jarak Dari Sonotrode

Bahan yang akan diuji dapat dipasang ke sonotrode atau di bawah sonotrode. Anda dapat membuat spesimen bahan berulir dan memasangnya ke ujung sonotrode ultrasonik. Dalam hal ini, spesimen bergetar pada amplitudo ultrasonik yang ditentukan dan menghasilkan kavitasi pada permukaannya. Ini membutuhkan pemesinan presisi dan tidak semua bahan cocok untuk opsi ini.
Atau, Anda dapat memasang bagian atau spesimen dalam jarak dekat di bawah sonotrode titanium. Dalam hal ini, sonotrode titanium menghasilkan kavitasi dan permukaan material terkena kavitasi. Ini adalah opsi yang lebih nyaman karena Anda dapat menempatkan spesimen dengan berbagai ukuran atau bentuk di sel uji. Jika Anda menggunakan sonotrode yang lebih besar, seperti sonotrode berdiameter 50mm atau 80mm, Anda dapat mengekspos beberapa bagian ke erosi kavitasi secara bersamaan. Ini sangat berguna ketika Anda harus menguji banyak bagian per hari, misalnya untuk kontrol kualitas.
Dalam kedua kasus, jarak antara sonotrode ultrasonik dan permukaan material di sebelahnya sangat penting. Pada umumnya, erosi kavitasi lebih cepat jika menggunakan jarak yang lebih kecil. Jarak tipikal berkisar dari 0,2 hingga 15mm. Untuk hasil konklusif, Anda harus menggunakan jarak yang sama untuk semua pengujian.

Suhu Cairan

Cairan yang lebih hangat menghasilkan intensitas kavitasi ultrasonik yang lebih rendah. Masukan energi getaran mekanis ke dalam cairan akan menyebabkan cairan memanas. Untuk mempertahankan suhu konstan selama setiap uji erosi kavitasi, cairan perlu didinginkan. Hielscher memasok wadah berjaket dan sel kedap tekanan. Atau, Anda dapat menggunakan koil pendingin dalam gelas kimia atau Anda dapat memasukkan gelas kimia ke dalam bak es. Pendingin yang mengalir melalui jaket atau melalui koil pendingin menghilangkan panas dari cairan.
Perangkat ultrasonik Hielscher, seperti UP400St atau UIP1000hdT dilengkapi dengan probe suhu PT100 (termasuk). Generator ultrasonik memantau suhu cairan aktual secara terus menerus dan protokol suhu ke file CSV yang kompatibel dengan Excel pada kartu SD (termasuk). Anda dapat mengatur generator untuk menjeda pengujian erosi kavitasi jika suhu cairan menyimpang terlalu banyak dari titik setel Anda, misalnya karena kapasitas pendinginan yang tidak mencukupi. Generator dapat melanjutkan sonikasi secara otomatis ketika cairan mencapai suhu yang ditentukan lagi.

Cairan Kavitasi

Pada umumnya pengujian erosi kavitasi menggunakan air, seperti air suling. Cairan yang berbeda menunjukkan karakteristik kavitasi yang berbeda. Jika air korosif pada bahan Anda, Anda mungkin ingin menguji cairan alternatif, seperti minyak silikon viskositas rendah atau pelarut organik untuk menghilangkan atau mengurangi faktor korosif. Atau, Anda dapat membuat cairan lebih korosif, misalnya dengan mengubah pH atau lebih abrasif dengan menambahkan partikel abrasif. Anda dapat menggunakan pengujian erosi kavitasi untuk mengevaluasi erosif dan korosif cairan, seperti lumpur pengeboran atau untuk mengevaluasi efektivitas penghambat korosi atau erosi.

Mesin

Saat Anda memproduksi bagian atau spesimen, pemesinan CNC, penggilingan, atau pemolesan menyebabkan kerusakan pada struktur butiran di dekat permukaan material. Ini mengurangi ketahanan erosi.

Lapisan Pasvasi/Oksida

Sangat sering erosi dan korosi terjadi pada saat yang sama. Air, seperti air suling, demineralisasi atau de-ionisasi dapat menimbulkan korosif bagi banyak bahan. Kavitasi ultrasonik mendorong korosi. Lapisan pasif, misalnya pada aluminium anodized akan meningkatkan ketahanan permukaan material terhadap erosi dan korosi.

Apa Keterbatasan yang Dimiliki Pengujian Erosi Kavitasi?

Beberapa elastomer mungkin memerlukan paparan kavitasi yang sangat intens untuk menunjukkan erosi kavitasi sama sekali. Dalam hal ini, sonikasi tanpa sel bertekanan mungkin tidak menunjukkan efek yang terukur.