Technologia ultradźwiękowa firmy Hielscher

Badanie erozji kawitacyjnej Próba erozyjna

Erozja kawitacyjna występuje na powierzchniach materiałów narażonych na intensywną kawitację ultradźwiękową. Badanie erozji kawitacyjnej jest szybką metodą pomiaru odporności materiałów lub powłok na intensywne naprężenia i inne czynniki erozyjne. Zapewnia łatwy pomiar ilościowy do celów kontroli jakości i jest przydatny podczas badań materiałowych lub formulacji powłok.

Dlaczego warto stosować testowanie erozji kawitacyjnej?

Trwająca erozja lub korozja może wymagać regularnej wymiany części lub odnowienia powłok powierzchniowych. Erozja powierzchni materiału spowodowana wpływami mechanicznymi lub chemicznymi jest procesem powolnym, prowadzącym do stopniowego niszczenia powierzchni materiału. Dlatego ocena odporności materiału na erozję lub erozję płynów i szlamów może być bardzo czasochłonnym procesem.
Ultradźwiękowe badanie erozji kawitacyjnej naraża powierzchnię materiału na kontrolowane, intensywne, powtarzające się cykle naprężeń. Powoduje to znaczną erozję powierzchni materiału w krótkim czasie. Można szybko zmierzyć odporność na erozję w celu regularnej kontroli jakości w produkcji, oceny przychodzących materiałów lub w trakcie badań i rozwoju.
Standardowe zastosowania obejmują badania metalurgiczne, badania składu powłoki, badania nakładania powłoki lub ocenę inhibitorów erozji w cieczach.

Ustawienie testu erozji kawitacyjnej z UIP1000hdT (moc ultradźwiękowa 1000 W)

UIP1000hdT (1000W, 20kHz) Ustawienie testu erozji kawitacyjnej

Dlaczego kawitacja powoduje erozję powierzchni?

Urządzenia ultradźwiękowe, takie jak UP400St (400 W, 24 kHz) lub UIP1000hdT (1000 W, 20 kHz) łączą wibracje ultradźwiękowe z płynami, takimi jak woda. Szybki ruch posuwisto-zwrotny wibracji w cieczy powoduje powstawanie i zawalanie pęcherzyków kawitacyjnych. Kiedy pęcherzyki zawalają się, w cieczy i na odsłoniętych powierzchniach materiałowych występują duże, zlokalizowane naprężenia mechaniczne. Dysze cieczy do 1000km/h i ciśnienia lokalne do 1000atm prowadzą do szybkiego zmęczenia powierzchni materiału. W ten sposób można usunąć warstwy tlenku lub pasywacji, powłoki lub zabrudzenia. Może powodować wżery materiałów stałych, takich jak stal, tytan, aluminium, tworzywo sztuczne lub szkło. W związku z tym badanie erozji kawitacyjnej jest metodą badania niszczycielskiego.

Kawitacja Erozja na powierzchni tytanu 40 mm Powierzchnia tytanu

Kawitacja Erozja na powierzchni tytanu 40 mm Powierzchnia tytanu

Jak działa testowanie erozji kawitacyjnej?

Erozja kawitacyjna powierzchni materiału powoduje stopniową utratę materiału. Straty materiału można łatwo zmierzyć, ważąc materiał na precyzyjnej wadze przed i po określonym narażeniu na erozję kawitacyjną. Typowa zmiana ciężaru w teście erozji kawitacyjnej wynosi od 1 do 30 mg. W celu dalszej standaryzacji można obliczyć utratę objętości, dzieląc utratę masy przez gęstość materiału. Średnia głębokość penetracji (MDP) jest obliczana poprzez podzielenie utraty objętości przez powierzchnię próbki. Alternatywnie można zmierzyć głębokość wżerową lub przemieszczoną objętość. Można wykorzystać analizę mikroskopową w celu uzyskania dodatkowych informacji jakościowych o wzorze erozji.
W przypadku korzystania z urządzenia ultradźwiękowego firmy Hielscher do badania erozji kawitacyjnej, można wstępnie ustawić zakres temperatur i ciśnienia, w którym chcemy pracować. Można regulować amplitudę sygnału dźwiękowego. Wszystkie parametry są monitorowane, wyświetlane i protokołowane do karty SD. Nie potrzebujesz żadnej własnościowej instalacji oprogramowania. Jeśli chcesz, możesz kontrolować i monitorować proces ultradźwiękowy za pomocą zwykłej przeglądarki internetowej, jeśli podłączysz urządzenie ultradźwiękowe do komputera za pomocą kabla ethernet (w zestawie).

Erozja kawitacyjna na tytanie (klasa 5) Powierzchnia

Erozja kawitacyjna na powierzchni tytanu

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Czym jest standardowa metoda erozji kawitacyjnej przy użyciu aparatu wibracyjnego ASTM G32?

Norma ASTM G32-16 opisuje znormalizowaną metodę erozji kawitacyjnej. Definiuje on prosty, kontrolowany i powtarzalny test w celu określenia ilościowego i porównania odporności na erozję kawitacyjną różnych materiałów. Specyfikacje ATSM G32-16 są przydatne do porównywania wyników z wynikami innych publikacji. Jeśli chcielibyście Państwo wdrożyć test erozji kawitacyjnej w kontroli jakości, zalecamy dostosowanie protokołu testu erozji kawitacyjnej do Państwa specyficznych wymagań. Chętnie pomożemy Państwu w zaprojektowaniu indywidualnego protokołu badania erozji kawitacyjnej. Aby uzyskać więcej informacji na temat badań erozji kawitacyjnej zgodnie z ASTM-G32, kliknij tutaj!

Dlaczego należy stosować limit energetyczny zamiast limitu czasowego?

Wiele publikacji i protokołów testów erozyjnych określa czas ekspozycji na kawitację. W urządzeniach ultradźwiękowych firmy Hielscher można zaprogramować czas sonikowania i system zatrzyma się po tym czasie. Następnie można obliczyć wynikowy współczynnik erozji kawitacyjnej w mm/godz. lub mm3/godz. Ograniczenie czasowe jest dopuszczalne tylko wtedy, gdy nie zmienia się żadnych parametrów, takich jak poziom cieczy, amplituda, ciśnienie, temperatura, skład cieczy lub odstęp pomiędzy sonotrodem a powierzchnią materiału. Jeśli którykolwiek z tych parametrów ulegnie zmianie, zmieni się również moc sonikowania i intensywność kawitacji. Ważne jest, aby rzeczywista moc netto dostarczana do cieczy nie ulegała wahaniom w czasie trwania badania.
W urządzeniach ultradźwiękowych Hielscher można ustawić limit energetyczny. W tym przypadku urządzenie ultradźwiękowe zatrzyma się po dostarczeniu określonej energii ultradźwiękowej. Urządzenie Hielscher wyświetla i rejestruje parametry, takie jak rzeczywista moc netto, amplituda, ciśnienie i temperatura cieczy. Wahania mocy lub celowe zmiany parametrów zostaną zrekompensowane w przypadku zastosowania limitu energii. Następnie można określić wynikowy współczynnik erozji kawitacyjnej w mm/kWhr, mm3/kWhr lub mg/kWhr.
W przypadku ważenia próbki pomiędzy przedziałami erozji kawitacyjnej, można wygenerować krzywą pokazującą marginalną utratę masy (tempo utraty masy w każdym przedziale energetycznym) w stosunku do energii skumulowanej.
Aby uzyskać bardziej precyzyjne wyniki, urządzenie może wykonać automatyczną kalibrację (30 sekund). Mierzy moc dla wszystkich ustawień amplitudy w powietrzu przy ciśnieniu otoczenia. Urządzenie Hielscher wykorzystuje te dane kalibracyjne w celu uzyskania bardzo precyzyjnych wartości mocy netto w czasie rzeczywistym.

Próbka do badania erozji kawitacyjnej zgodnie z ASTM G32 - 16

Próbka do badania erozji kawitacyjnej (ASTM G32) – 16)

Wymienna końcówka (15,9 mm) do metody badania erozji kawitacyjnej ASTM G32.

Wymienna końcówka do ASTM G32 – Erozja kawitacyjna Próba erozyjna

Dostępne zestawy testowe do badań erozji kawitacyjnej

Chętnie przedyskutujemy Państwa wymagania dotyczące badań erozyjnych. Skorzystaj z poniższego formularza, aby się z nami skontaktować! Prosimy o podanie dodatkowych informacji na temat projektu, takich jak próbki, które mają być badane w ciągu dnia, rozmiar próbki i materiał.








Proszę wskazać informacje, które chcą Państwo otrzymać, poniżej:



  • Dla łatwego w użyciu stanowiska testowego polecamy UP400St (400W, 24kHz) z sonotrodem S24d14D (średnica końcówki 14mm). Dostępne są oczywiście sonotrody o innej średnicy. Ten potężny homogenizator ultradźwiękowy, wyposażony w sondę temperatury i automatyczny protokół kart SD. UP400St z S24d14D można obsługiwać przy amplitudzie od 20 do 99 mikronów. Zalecamy stosowanie pojemnika na ciecz z chłodzeniem, w którym próbkę lub część umieszcza się w określonej odległości od końcówki sonotrody. Urządzenie UP400St może pracować 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu przy pełnej mocy.



  • Hielscher UIP1000hdT (1000W, 20kHz) z sonotrodem BS4d22 (średnica końcówki 22mm) ma większą moc, może pracować z większymi amplitudami i przetwarzać większe próbki. Urządzenie jest dostarczane z sondą temperatury i automatycznym protokołem kart SD. Dostępne są sonotrody o większej średnicy lub sonotrody z wymiennymi końcówkami. Możemy dostarczyć Państwu niezbędne akcesoria, takie jak statyw, regulacja wysokości, agregat chłodzący o dużej mocy lub zbiornik do badań w płaszczu z uchwytami montażowymi do próbek.



  • Do testu erozji kawitacyjnej w cieczy pod ciśnieniem zalecamy UIP2000hdT (2000 W, 20kHz). Podobnie jak inne urządzenia, zawiera on sondę temperatury i automatyczny protokół kart SD. Opcjonalny cyfrowy czujnik ciśnienia PS7D jest bardzo przydatny do monitorowania i rejestrowania ciśnienia.



  • Firma Hielscher Ultrasonics posiada centrum techniczne, które może przeprowadzać badania erozji kawitacyjnej jako usługę. Od obróbki próbek standardowych, precyzyjnego ważenia i ekspozycji na kawitację w kontrolowanych i powtarzalnych warunkach, po kompletny raport i zwrot próbek do użytkownika, Hielscher może dostosować protokół badania do wymagań klienta.


Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Co wpływa na erozję kawitacyjną?

Kawitacja ultradźwiękowa powoduje erozję kawitacyjną. Im intensywniejsza jest kawitacja ultradźwiękowa, tym szybsza jest erozja. Bardziej intensywna kawitacja może doprowadzić do erozji powierzchni materiału, a bardzo miękka kawitacja nie może w ogóle nastąpić erozja. W związku z tym może być wymagana minimalna intensywność testu erozyjnego materiału.

amplituda ultradźwiękowy

Amplituda drgań jest najważniejszym parametrem natężenia dźwięku i wynikającej z tego intensywności kawitacji. Wyższe amplitudy wytwarzają bardziej intensywną kawitację. W ultradźwiękach amplituda jest podana w mikronach jako wartość szczytowa. Urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher pozwalają na regulację amplitudy w szerokim zakresie. Po wyregulowaniu, urządzenie utrzymuje amplitudę na ustawionym poziomie przy wszystkich warunkach obciążenia. Jest to ważna cecha pozwalająca na uzyskanie kontrolowanych i powtarzalnych warunków testowania kawitacji.
Urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher pozwalają na wykonywanie badań erozji kawitacyjnej przy amplitudzie od 2 mikronów do 200 mikronów lub więcej.

Ciśnienie cieczy w czasie sonikowania

Wiele standardowych protokołów do badania erozji kawitacyjnej wykorzystuje kawitację ultradźwiękową przy ciśnieniu otoczenia. Ciśnienie cieczy jest drugim najważniejszym czynnikiem wpływającym na intensywność sonacji. Wzrost ciśnienia otoczenia o 10% zwiększy natężenie dźwięku o około 10%. Bardziej intensywna kawitacja skraca czas potrzebny do osiągnięcia pewnego stopnia erozji kawitacyjnej. Często pojedyncza próbka może trwać od 15 do 120 minut. W przypadku konieczności wykonania badań na wielu próbkach, praca przy wyższych ciśnieniach może znacznie skrócić czas trwania każdej próby. Testy przy ciśnieniu 5 barg (73 psig) wymagają około 80% mniej czasu na każdy test.
Hielscher dostarcza ciśnieniowo szczelne komory testowe z cyfrowym czujnikiem ciśnienia do badania erozji kawitacyjnej. Dzięki szczelnej komorze ciśnieniowej można kontrolować i utrzymywać ciśnienie podczas każdej próby. Generator ultradźwiękowy stale monitoruje czujnik ciśnienia i protokołuje rzeczywiste ciśnienie do pliku CSV kompatybilnego z programem Excel na karcie SD (w zestawie). Hielscher dostarcza regulatory ciśnienia do ustawiania i utrzymywania ciśnienia roboczego.
Standardowo ciśnieniowo szczelne komory testowe firmy Hielscher do badania erozji kawitacyjnej są oceniane na wartość tp 5barg (73psig). Wyższe ciśnienia do 300barg (4350psig) są dostępne na zamówienie.

częstotliwość ultradźwiękowa

Ogólnie rzecz biorąc, w badaniach erozji kawitacyjnej wykorzystuje się ultradźwięki o niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności w zakresie 18-30 kHz. W tym zakresie zmienność częstotliwości ma bardzo ograniczony wpływ na intensywność kawitacji. Wszystkie urządzenia firmy Hielscher pracują ze stałą częstotliwością.

regulacja wysokości umożliwiająca regulację odległości pomiędzy sonotrodem ultradźwiękowym a próbką w trakcie badania erozji kawitacyjnej (ASTM G32-16).

Komora pomiarowa o regulowanej wysokości do badania erozji kawitacyjnej (ASTM G32-16)

Odległość od Sonotrode'a

Badany materiał może być zamontowany na sonotrodzie lub pod sonotrodą. Można wykonać próbkę materiału gwintowanego i zamontować ją na końcu sonotrody ultradźwiękowej. W tym przypadku próbka wibruje przy określonej amplitudzie ultradźwiękowej i powoduje kawitację na swojej powierzchni. Wymaga to precyzyjnej obróbki i nie wszystkie materiały są odpowiednie dla tej opcji.
Alternatywnie można zamocować część lub próbkę w bliskiej odległości pod sonotrodem tytanowym. W tym przypadku sonotrop tytanowy wytwarza kawitację, a powierzchnia materiału jest narażona na kawitację. Jest to wygodniejsza opcja, ponieważ w komorze do badań można umieszczać próbki o różnych rozmiarach i kształtach. Jeśli używasz sonotrody o większej średnicy, takiej jak sonotroda o średnicy 50 mm lub 80 mm, możesz narazić wiele części na erozję kawitacyjną w tym samym czasie. Jest to bardzo przydatne, gdy trzeba przetestować wiele części dziennie, np. w celu kontroli jakości.
W obu przypadkach bardzo ważna jest odległość między sonotrodem ultradźwiękowym a powierzchnią materiału znajdującego się obok niego. Ogólnie rzecz biorąc, erozja kawitacyjna jest szybsza w przypadku stosowania mniejszej odległości. Typowe odległości wahają się od 0,2 do 15 mm. Aby uzyskać rozstrzygające wyniki, do wszystkich testów należy stosować tę samą odległość.

temperatura cieczy

Cieplejszy płyn powoduje zmniejszenie intensywności kawitacji ultradźwiękowej. Wejście energii drgań mechanicznych do cieczy powoduje nagrzewanie się cieczy. Aby utrzymać stałą temperaturę podczas każdego testu erozji kawitacyjnej, ciecz musi zostać schłodzona. Hielscher dostarcza pojemniki w płaszczu i ogniwa ciśnieniowe w płaszczu. Alternatywnie można użyć wężownicy chłodzącej w zlewce lub umieścić zlewkę w lodowej łaźni. Płyn chłodzący, który przepływa przez płaszcz lub wężownicę chłodzącą, odprowadza ciepło z cieczy.
Urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher, takie jak UP400St lub UIP1000hdT dostarczane są z sondą temperatury PT100 (w zestawie). Generator ultradźwiękowy stale monitoruje aktualną temperaturę cieczy i protokołuje temperaturę do pliku CSV kompatybilnego z programem Excel na karcie SD (w zestawie). W przypadku, gdy temperatura cieczy zbytnio odbiega od wartości zadanej, np. z powodu niewystarczającej wydajności chłodniczej, można ustawić generator tak, aby wstrzymał test erozji kawitacyjnej. Generator może automatycznie wznowić sygnalizację dźwiękową, gdy ciecz ponownie osiągnie zadaną temperaturę.

Cavitating Liquid

Ogólnie rzecz biorąc, w badaniach erozji kawitacyjnej wykorzystuje się wodę, np. wodę destylowaną. Różne płyny wykazują różne właściwości kawitacyjne. Jeśli woda jest agresywna w stosunku do materiału, możesz chcieć przetestować alternatywne płyny, takie jak oleje silikonowe o niskiej lepkości lub rozpuszczalniki organiczne w celu wyeliminowania lub zmniejszenia czynnika korozyjnego. Alternatywnie można sprawić, że ciecz stanie się bardziej korozyjna, np. poprzez zmianę pH lub bardziej abrazyjna poprzez dodanie cząstek ściernych. Badanie erozji kawitacyjnej można wykorzystać do oceny erozji i korozyjności płynów, takich jak płuczka wiertnicza lub do oceny skuteczności inhibitorów korozji lub erozji.

obróbka

Podczas produkcji części lub próbki, obróbka CNC, szlifowanie lub polerowanie powoduje uszkodzenie struktury ziarna w pobliżu powierzchni materiału. Zmniejsza to odporność na erozję.

Warstwy pasywacji/tlenkowej

Bardzo często jednocześnie dochodzi do erozji i korozji. Woda, taka jak woda destylowana, demineralizowana lub dejonizowana, może powodować korozję wielu materiałów. Kawitacja ultradźwiękowa sprzyja korozji. Warstwy pasywacyjne, np. w przypadku aluminium anodyzowanego, zwiększą odporność powierzchni materiału na erozję i korozję.

Jakie ograniczenia ma badanie erozji kawitacyjnej?

Niektóre elastomery mogą wymagać bardzo intensywnej ekspozycji kawitacyjnej w celu wykazania jakiejkolwiek erozji kawitacyjnej. W tym przypadku sonizacja bez komórki pod ciśnieniem może nie dać żadnego wymiernego efektu.

Sonotroda 15,9 mm z wymienną końcówką do badania erozji kawitacyjnej metoda ASTM G32 - 16

ASTM G32 -16 15,9 mm Sonotrode z wymiennymi końcówkami



Protokół z badania wzorca dla badania erozji kawitacyjnej

Możesz pobrać nasz arkusz szablonu w następujących formatach: PDF, Microsoft Excel XLS. Numery Apple.

Przykładowy arkusz roboczy do badania erozji kawitacyjnej

Przykładowy arkusz roboczy do badania erozji kawitacyjnej