캐비테이션 침식 테스트

캐비테이션 침식은 강렬한 초음파 캐비테이션에 노출되는 재료 표면에서 발생합니다. 캐비테이션 침식 테스트는 강한 응력 및 기타 침식 요인에 대한 재료 또는 코팅의 침식 저항을 측정하는 빠른 방법입니다. 품질 관리를 위한 쉬운 정량 측정을 제공하며 재료 연구 또는 코팅 배합 중에 유용합니다.

캐비테이션 침식 테스트를 사용하는 이유는 무엇입니까?

지속적인 침식 또는 부식은 정기적인 부품 교체 또는 표면 코팅의 갱신이 필요할 수 있습니다. 기계적 또는 화학적 영향으로 인한 재료 표면 침식은 재료 표면의 점진적인 파괴를 초래하는 느린 과정입니다. 따라서 재료 침식 저항 또는 액체 및 슬러리의 침식 효과를 평가하는 것은 시간이 많이 걸리는 과정이 될 수 있습니다.
초음파 캐비테이션 침식 테스트는 재료 표면을 제어되고 강렬하며 반복적인 응력 사이클에 노출시킵니다. 이로 인해 짧은 시간에 재료 표면이 크게 침식됩니다. 생산 시 정기적인 품질 관리를 위해, 입고되는 재료의 평가를 위해 또는 연구 개발 중에 내식성을 신속하게 측정할 수 있습니다.
표준 응용 분야에는 야금 테스트, 코팅 제형 테스트, 코팅 응용 프로그램 테스트 또는 액체의 침식 억제제 평가가 포함됩니다.

캐비테이션이 표면 침식을 일으키는 이유는 무엇입니까?

UP400St (400 와트, 24kHz) 또는 UIP1000hdT (1000 와트, 20kHz)와 같은 초음파 장치는 초음파 진동을 물과 같은 액체에 결합합니다. 액체에서 진동의 빠른 왕복 운동은 캐비테이션 기포를 생성하고 붕괴시킵니다. 기포가 붕괴되면 액체와 노출된 재료 표면에서 높은 국부적 기계적 응력이 발생합니다. 최대 1000km/h의 액체 분사와 최대 1000atm의 로컬 압력은 재료 표면에 빠른 피로를 유발합니다. 이것은 산화물 또는 패시베이션 층, 코팅 또는 오염물을 제거할 수 있습니다. 강철, 티타늄, 알루미늄, 플라스틱 또는 유리와 같은 고체 물질의 구멍이 생길 수 있습니다. 따라서 캐비테이션 침식 테스트는 파괴 테스트 방법입니다.

캐비테이션 침식 테스트는 어떻게 작동합니까?

재료 표면의 캐비테이션 침식은 점진적인 재료 손실을 일으킵니다. 정의된 캐비테이션 침식 노출 전후에 정밀 저울로 재료를 계량하여 재료 손실을 쉽게 측정할 수 있습니다. 캐비테이션 침식 테스트의 일반적인 중량 변화는 1mg에서 30mg 사이입니다. 추가 표준화를 위해 중량 손실을 재료 밀도로 나누어 부피 손실을 계산할 수 있습니다. 평균 침투 깊이(MDP)는 부피 손실을 시편 표면적으로 나누어 계산합니다. 또는 공식 깊이 또는 변위된 부피를 측정할 수 있습니다. 현미경 분석을 사용하여 침식 패턴에 대한 추가 정성적 정보를 얻을 수 있습니다.
캐비테이션 침식 테스트를 위해 Hielscher 초음파 장치를 사용할 때 작업하려는 온도 범위와 압력 범위를 미리 설정할 수 있습니다. 초음파 증폭 진폭을 조정할 수 있습니다. 모든 파라미터는 모니터링, 표시 및 SD 카드로 프로토콜됩니다. 독점 소프트웨어 설치가 필요하지 않습니다. 원하는 경우 이더넷 케이블 (포함)을 통해 초음파 장치를 컴퓨터에 연결하면 일반 웹 브라우저에서 초음파 과정을 제어하고 모니터링 할 수 있습니다.

진동 장치를 사용한 캐비테이션 침식에 대한 ASTM G32 표준 방법은 무엇입니까?

ASTM G32-16 표준은 캐비테이션 침식에 대한 표준화된 방법을 설명합니다. 이는 다양한 재료의 캐비테이션 침식 저항을 정량화하고 비교하기 위한 간단하고 제어 가능하며 재현 가능한 테스트를 정의합니다. ATSM G32-16 사양은 다른 출판물의 결과와 결과를 비교하는 데 유용합니다. 품질 관리에서 캐비테이션 침식 테스트를 구현하려면 캐비테이션 침식 테스트 프로토콜을 특정 요구 사항에 맞게 조정하는 것이 좋습니다. 맞춤형 캐비테이션 침식 테스트 프로토콜의 설계를 기꺼이 도와드리겠습니다. ASTM-G32에 따른 캐비테이션 침식 테스트에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오!

시간 제한 대신 에너지 제한을 사용해야 하는 이유는 무엇입니까?

많은 간행물 및 침식 테스트 프로토콜은 캐비테이션 노출 시간을 지정합니다. Hielscher 초음파 장치에서는 초음파 처리 시간을 미리 설정할 수 있으며이 시간이 지나면 시스템이 중지됩니다. 그런 다음 결과 캐비테이션 침식 속도를 mm/hr 또는 mm3/hr 단위로 계산할 수 있습니다. 액체 레벨, 진폭, 압력, 온도, 액체 조성 또는 sonotrode와 재료 표면 사이의 간격과 같은 매개 변수를 변경하지 않는 경우에만 시간 제한이 허용됩니다. 이러한 매개 변수 중 하나라도 변경되면 초음파 처리의 힘과 캐비테이션의 강도도 변경됩니다. 액체에 전달되는 실제 순 전력이 테스트 기간 동안 변동하지 않아야 하는 것이 중요합니다.
Hielscher 초음파 장치에서는 에너지 제한을 설정할 수 있습니다. 이 경우 초음파 장치는 지정된 초음파 에너지를 전달 한 후 중지됩니다. Hielscher 장치는 실제 순 전력, 진폭, 압력 및 액체 온도와 같은 매개 변수를 표시하고 기록합니다. 전력의 변동 또는 매개변수의 고의적인 변경은 에너지 제한을 사용할 때 보상됩니다. 그런 다음 결과 캐비테이션 침식 속도를 mm/kWhr, mm3/kWhr 또는 mg/kWhr 단위로 지정할 수 있습니다.
캐비테이션 침식 간격 사이에 시편을 계량하는 경우 누적 에너지에 대한 한계 중량 손실(각 에너지 간격의 중량 손실률)을 보여주는 곡선을 생성할 수 있습니다.
보다 정확한 결과를 위해 장치는 자동 보정(30초)을 수행할 수 있습니다. 이것은 주변 압력에서 공기 중 모든 진폭 설정에 대한 전력을 측정합니다. Hielscher 장치는이 보정 데이터를 사용하여 실시간으로 매우 정확한 순 전력 값을 제공합니다.

초음파 처리 중 액체 압력

캐비테이션 침식 테스트를 위한 많은 표준 프로토콜은 주변 압력에서 초음파 캐비테이션을 사용합니다. 액체 압력은 초음파 처리 강도에 대한 두 번째로 중요한 요소입니다. 주변 압력이 10 % 증가하면 초음파 처리 강도가 약 10 % 증가합니다. 더 강한 캐비테이션은 어느 정도의 캐비테이션 침식을 달성하는 데 필요한 시간을 줄입니다. 종종 단일 표본 테스트는 15분에서 120분 정도 소요될 수 있습니다. 시험할 시편이 많은 경우 더 높은 압력에서 작업하면 각 시험에 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 5barg(73psig)에서의 테스트는 각 테스트에 약 80% 더 적은 시간이 필요합니다.
Hielscher는 캐비테이션 침식 테스트를위한 디지털 압력 센서와 함께 압력 밀폐 테스트 셀을 제공합니다. 압력 밀폐 셀을 사용하면 각 테스트 중에 압력을 제어하고 유지할 수 있습니다. 초음파 발생기는 압력 센서를 지속적으로 모니터링하고 실제 압력을 SD 카드(포함)의 Excel 호환 CSV 파일로 프로토콜합니다. Hielscher는 작동 압력을 설정하고 유지하기 위해 압력 조절기를 공급합니다.
표준 Hielscher 압력 밀폐 테스트 셀로 캐비테이션 침식 테스트를위한 셀은 최대 tp 5barg (73psig)로 평가됩니다. 요청 시 최대 300barg(4350psig)의 더 높은 압력을 사용할 수 있습니다.

초음파 주파수

일반적으로 캐비테이션 침식 테스트는 18-30kHz 범위의 저주파 고강도 초음파를 사용합니다. 이 범위에서 주파수의 변화는 캐비테이션 강도에 매우 제한적인 영향을 미칩니다. 모든 Hielscher 장치는 일정한 주파수로 작동합니다.

소노트로드로부터의 거리

테스트 할 재료는 sonotrode에 또는 sonotrode 아래에 장착 할 수 있습니다. 나사산 재료 표본을 만들어 초음파 sonotrode의 끝에 장착 할 수 있습니다. 이 경우 시편은 지정된 초음파 진폭에서 진동하고 표면에 캐비테이션을 생성합니다. 이를 위해서는 정밀 가공이 필요하며 모든 재료가 이 옵션에 적합한 것은 아닙니다.
또는 티타늄 sonotrode 아래에 부품이나 시편을 근접하게 고정할 수 있습니다. 이 경우 티타늄 sonotrode는 캐비테이션을 생성하고 재료 표면은 캐비테이션에 노출됩니다. 이것은 테스트 셀에 다양한 크기 또는 모양의 표본을 배치할 수 있으므로 더 편리한 옵션입니다. 50mm 또는 80mm 직경의 sonotrode와 같은 더 큰 sonotrode를 사용하는 경우 여러 부품을 동시에 캐비테이션 침식에 노출시킬 수 있습니다. 이는 예를 들어 품질 관리를 위해 하루에 많은 부품을 테스트해야 할 때 매우 유용합니다.
두 경우 모두 초음파 sonotrode와 그 옆의 재료 표면 사이의 거리가 매우 중요합니다. 일반적으로 캐비테이션 침식은 더 작은 거리를 사용할 때 더 빠릅니다. 일반적인 거리는 0.2mm에서 15mm입니다. 결정적인 결과를 얻으려면 모든 테스트에 동일한 거리를 사용해야 합니다.

액체 온도

따뜻한 액체는 초음파 캐비테이션 강도를 낮춥니다. 액체에 기계적 진동 에너지를 입력하면 액체가 가열됩니다. 각 캐비테이션 침식 테스트 중에 일정한 온도를 유지하려면 액체를 냉각해야 합니다. Hielscher는 재킷 용기와 재킷 압력 밀폐 셀을 공급합니다. 또는 비커에 냉각 코일을 사용하거나 비커를 얼음 욕조에 넣을 수 있습니다. 재킷 또는 냉각 코일을 통과하는 냉각수는 액체에서 열을 제거합니다.
UP400St 또는 UIP1000hdT와 같은 Hielscher 초음파 장치에는 PT100 온도 프로브 (포함)가 함께 제공됩니다. 초음파 발생기는 실제 액체 온도를 지속적으로 모니터링하고 온도를 SD 카드(포함)의 Excel 호환 CSV 파일로 프로토콜합니다. 예를 들어 냉각 용량 부족으로 인해 액체 온도가 설정값에서 너무 많이 벗어나는 경우 캐비테이션 침식 테스트를 일시 중지하도록 발전기를 설정할 수 있습니다. 발생기는 액체가 다시 지정된 온도에 도달하면 자동으로 초음파 처리를 재개 할 수 있습니다.

캐비테이팅 액체

일반적으로 캐비테이션 침식 테스트는 증류수와 같은 물을 사용합니다. 다른 액체는 다른 캐비테이션 특성을 보여줍니다. 물이 재료를 부식시키는 경우 부식 요인을 제거하거나 줄이기 위해 저점도 실리콘 오일 또는 유기 용제와 같은 대체 액체를 테스트할 수 있습니다. 또는 예를 들어 pH를 변경하거나 연마 입자를 추가하여 액체를 더 부식성으로 만들 수 있습니다. 캐비테이션 침식 테스트를 사용하여 시추 진흙과 같은 액체의 침식성 및 부식성을 평가하거나 부식 또는 침식 억제제의 효과를 평가할 수 있습니다.

가공

부품 또는 시편을 제조할 때 CNC 가공, 연삭 또는 연마는 재료 표면 근처의 입자 구조에 손상을 일으킵니다. 이것은 침식 저항을 감소시킵니다.

패시베이션/산화물 층

침식과 부식이 동시에 발생하는 경우가 매우 많습니다. 증류수, 탈염수 또는 탈이온수와 같은 물은 많은 물질을 부식시킬 수 있습니다. 초음파 캐비테이션은 부식을 촉진합니다. 예를 들어 아노다이징 알루미늄의 패시베이션 층은 침식 및 부식에 대한 재료 표면의 저항을 증가시킵니다.

캐비테이션 침식 테스트에는 어떤 제한 사항이 있습니까?

일부 엘라스토머는 캐비테이션 침식을 전혀 나타내기 위해 매우 강한 캐비테이션 노출이 필요할 수 있습니다. 이 경우, 가압 된 셀이없는 초음파 처리는 측정 가능한 효과를 나타내지 않을 수 있습니다.