სამუშაო კავსიტაციური ეროზიის ტესტირება საზღვაო ბრინჯაოს საფრანგო საფორებზე

კავიტაციური ეროზიის ტესტირება ყველაზე ეფექტური ხდება, როდესაც მას წვდომა აქვს კონტროლირებულ ლაბორატორიულ ექსპოზიციასთან რეალურ ინჟინრულ პრობლემასთან. პრაქტიკული მაგალითია საზღვაო კომპონენტებისთვის, როგორიცაა გემის რულები და პროპელერები, კავიტაციურსტაბილური ბრონზის დაფარვების შეფასება. ეს ნაწილები მუშაობს ისეთ ზონებში, სადაც ადგილობრივი წნევის ცვლები შეუძლია გამოიწვიოს ორთქლის ბუშტების გაჩენა, რომლებიც აწყდებიან ზედაპართან, ქმნის განმეორებით მაღალი ინტენსივობის დარტყმის დატვირთვებს. დროთა განმავლობაში, ეს წარმოშობს ჭრილობას, დაღლილობის დაზიანებას, დაფარვის მარცხს და მასალის დაკარგვას.

ბრონზის დაფარვების კავიტაციური ეროზიის ტესტირება

ჰაუერის და სხვების მიერ ჩატარებულ კვლევაში, ბრინჯაოს საფარები, რომლებიც წარმოიქმნება ცივი შესხურებით, თბილი შესხურებით, HVOF შესხურებით და რკალის შესხურებით, შეადარეს თუჯის ნიკელის ალუმინის ბრინჯაოს და გემთმშენებლობის ფოლადს. ცენტრალური კითხვა მარტივი იყო: რომელ საფარის პროცესს შეუძლია აწარმოოს ბრინჯაოს ზედაპირი, რომელიც გადაურჩა კავიტაციის ზემოქმედებას საზღვაო მომსახურებისთვის? პასუხის გასაცემად, მკვლევარებმა გამოიყენეს კავიტაციის ეროზიის ტესტი, რომელიც დაფუძნებულია ASTM G32-16-ზე ვიბრაციული აპარატით, მათ შორის Hielscher UIP1000hdT ულტრაბგერითი ვიბრაციული სისტემა, როგორც ტესტის სისტემა.

ტესტის პირობების ზუსტი კონტროლი და მონაცემთა ავტომატური ჩაწერა

სონიკატორი UIP1000hdT კარგად შეეფერება ამ ტიპის ტესტს, რადგან ის აწვდის მაღალი ინტენსივობის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერას კავიტაციის ეროზიის ტესტირებისთვის გამოყენებულ დიაპაზონში. კავიტაციის ეროზიის ტესტის დაყენება 1000 ვატიანი სონიკატორის გამოყენებით მუშაობს 20 კჰც-ზე და იძლევა პროცესის ზუსტი მონიტორინგის, ამპლიტუდის კონტროლის, ტემპერატურის გაზომვისა და ტესტის მონაცემების ავტომატური პროტოკოლირების საშუალებას. ეს ფუნქციები მნიშვნელოვანია, რადგან კავიტაციის ინტენსივობა ძლიერ დამოკიდებულია ამპლიტუდაზე, სითხის ტემპერატურაზე, თხევადი წნევაზე, სონოტროდის გეომეტრიაზე და მანძილზე სონოტროდსა და ნიმუშს შორის.

(ა) კავიტაციის ეროზიის ტესტი ASTM G32-16-ის მიხედვით სონიკატორით UIP1000hd (ირიბი მეთოდი). ტესტის ყველა პარამეტრი არის ნომინალური მნიშვნელობები; ტოლერანტობა ჩამოთვლილია სტანდარტში.
(ბ) სქემატური ფაზები ეროზიის დროის მრუდში და დამახასიათებელი პარამეტრები ტესტის პროცედურაში.
გრაფიკა და შესწავლა: ©Hauer et al., 2021.

ბრინჯაოს საფარის ულტრაბგერითი კავიტაციის ეროზიის ტესტი

საზღვაო ბრინჯაოს საფარის მაგალითისთვის, ტესტი ჩატარდა არაპირდაპირი ASTM G32 მოწყობით. ამ კონფიგურაციაში, ნიმუში არ არის მიმაგრებული ვიბრაციული რქა. ამის ნაცვლად, ულტრაბგერითი სონოტროდი წარმოქმნის კავიტაციას გამოხდილ წყალში, ხოლო დაფარული ნიმუში ფიქსირდება სონოტროდის ქვეშ განსაზღვრულ უფსკრულში. ჰაუერმა და სხვებმა გამოიყენეს 0.5 მმ მანძილი ნიმუშსა და სონოტროდს შორის, სიხშირე 20 kHz და პიკიდან პიკის ამპლიტუდა 50 მკმ. საცდელი სითხე იყო გამოხდილი წყალი, ინახებოდა დაახლოებით ოთახის ტემპერატურაზე, დაახლოებით 25 ° C.

ნიმუშის მომზადება კრიტიკული ნაბიჯია. კავიტაციის ზემოქმედებამდე, დაფარული ზედაპირები ეტაპობრივად დაფქული იყო და გაპრიალებული იყო წვრილ ალმასის აბრაზიულ 4 მკმ-ზე ქვემოთ. ეს ამცირებს თავისუფლად მიმაგრებული ნაწილაკების ან ზედაპირის დარღვევების გავლენას, რომლებიც სხვაგვარად შეიძლება დაუყოვნებლივ განცალკევდეს და დაამახინჯოს ეროზიის მრუდი. მიზანი არ არის საფარის კარგად გამოიყურებოდეს, არამედ რეპროდუცირებადი საწყისი მდგომარეობის შექმნა ისე, რომ გაზომილი მასის დაკარგვა ასახავდეს კავიტაციის წინააღმდეგობას და არა ზედაპირის ცუდ მომზადებას.

ულტრაბგერითი კავიტაციის ეროზიის ტესტირების პროცედურა და მისი შედეგები

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.

ეროზიის საშუალო სიღრმეები, როგორც მორგებული საფარის ხარისხის პარამეტრების ფუნქცია n. ფხვნილის ანეილირება და, შესაბამისად, შემცირებული ფხვნილის სიმტკიცე საშუალებას იძლევა მიაღწიოს საფარის მაღალ ხარისხს. ჩანართები აჩვენებს ზედაპირის დაზიანებას, რომელიც მიღებულია კავიტაციის ტესტირების დროის შემდეგ 100 წუთის შემდეგ.
გრაფიკები და შესწავლა: ©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.

ტესტის შედეგები აჩვენებს, თუ რატომ არის ღირებული კონტროლირებადი ვიბრაციული კავიტაციის აპარატი. თუჯის ნიკელის ალუმინის ბრინჯაოს მიაღწია ტერმინალის ეროზიის სიჩქარეს დაახლოებით 0.40 მკმ/სთ. ოპტიმიზებულმა თბილად შესხურებულმა ბრინჯაომ მიაღწია 0.57 მკმ/სთ-ს, ჩამოსხმის მითითებასთან ახლოს. გემთმშენებლობის ფოლადზე ოპტიმიზებულმა რკალით შესხურებულმა საფარმა მიაღწია დაახლოებით 1.02 მკმ/სთ-ს, ხოლო ოპტიმიზებულმა HVOF საფარმა მიაღწია დაახლოებით 1.74 მკმ/სთ-ს. მაშინაც კი, როდესაც ეს საფარები სრულად არ ემთხვეოდა ჩამოსხმული პროპელერის ბრინჯაოს, მათ მკვეთრად აჯობეს გემთმშენებლობის ფოლადს; კვლევა იუწყება, რომ რკალით შესხურებულმა და HVOF-ით შესხურებულმა საფარებმა მიაღწიეს დაახლოებით 26-ჯერ და 16-ჯერ უკეთეს კავიტაციის წინააღმდეგობას, შესაბამისად, ვიდრე VL-A ფოლადი.

გამოიყენეთ Sonicator, როგორც ვიბრაციული აპარატი თქვენი კავიტაციის ეროზიის ტესტებისთვის

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.

ლაბორატორიებისა და საფარების შემქმნელებისათვის ცენტრალური ფაქტორი, რომელიც უზრუნველყოფს გადმოწერად შედეგებს, არის ტესტირების პარამეტრების მკაცრი კონტროლი: სონოტროდის ამპლიტუდა, სიხშირე, სონოტროდის-ნიმუშის დისტანცია, სითხის ტემპერატურა, სითხის ქიმია, ნიმუშის მომზადება, გასაწონ შეყოვნების ინტერვალები და ეროზიის ტემპის გათვლა. ამ პირობების განსაზღვრის შემდეგ Hielscher UIP1000hdT უზრუნველყოფს პრაქტიკულ და გამეორებადი გზას, რათა ულტრასკანერული კავიტაცია გადაითარგმნოს რაოდენობრივი საფარის შედეგების მონაცემებად.

სამუშაო ფურცლის ნიმუში კავიტაციის ეროზიის ტესტირებისთვის

 
კავიტაციური ეროზიის ტესტების ინსტრუქციებს შეგიძლიათ იხილოთ აქ!

ASTM G32 კავიტაციური ეროზიის ტესტის სეტაპი

სონიკატორები UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP15000hdT და UIP2000hdT შესაფერისია ASTM G32 ტესტირებისთვის. ჩვენ შეგვიძლია თითოეული ამ ერთეულის მიწოდება ზუსტი ამპლიტუდის გაზომვის პროტოკოლი მექანიკური ამპლიტუდის სონოტროდის წვერზე. ჩვენ გირჩევთ გამოიყენოთ რომელიმე ეს მოწყობილობა სონოტროდის BS4d22 (22 მმ დიამეტრით) და სადგამით ST2.

ASTM G32 -16 15.9მმ სონოტროდი შესაცვლელი წვერით

დიზაინი, წარმოება და კონსულტაცია – ხარისხი დამზადებულია გერმანიაში

Hielscher ულტრაბგერითები ცნობილია მათი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. გამძლეობა და მარტივი მუშაობა საშუალებას იძლევა ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების გლუვი ინტეგრაცია სამრეწველო ობიექტებში. უხეში პირობები და მომთხოვნი გარემო ადვილად უმკლავდება Hielscher ულტრაბგერითებს.

Hielscher Ultrasonics არის ISO სერთიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებული აქცენტი კეთდება მაღალი ხარისხის ულტრაბგერაზე, რომელიც აღჭურვილია უახლესი ტექნოლოგიით და მომხმარებლის კეთილგანწყობით. რა თქმა უნდა, Hielscher ულტრაბგერითები შეესაბამება CE და აკმაყოფილებს UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.

ლიტერატურა / ლიტერატურა