Teste de erosão por cavitação

Por que usar testes de erosão por cavitação?

A erosão ou a corrosão contínua podem exigir uma recolocação regular das peças ou a renovação de revestimentos de superfície. A erosão superficial do material devido a influências mecânicas ou químicas é um processo lento, resultando na destruição gradual das superfícies materiais. Portanto, a avaliação da resistência à erosão material ou do efeito de erosão de líquidos e suspensões, pode ser um processo muito demorado.
O teste ultra-sônico da erosão da cavitação expõe a superfície material aos ciclos de esforço controlados, intensos, de repetição. Isso resulta em uma erosão significativa da superfície do material em um curto espaço de tempo. Você pode medir rapidamente a resistência de erosão para o controle de qualidade regular na produção, para a avaliação de materiais entrantes ou durante a pesquisa e o desenvolvimento.
As aplicações padrão incluem testes metalúrgicos, testes de formulação de revestimento, testes de aplicação de revestimento ou a avaliação de inibidores de erosão em líquidos.

Por que a cavitação causa erosão superficial?

Dispositivos ultra-sônicos, tais como o UP400St (400 watts, 24kHz) ou o UIP1000hdT (1000 watts, 20kHz) casal vibrações ultra-sônicas em líquidos, como a água. O movimento recíproco rápido da vibração no líquido produz e colapsa bolhas da cavitação. Quando as bolhas colapsam, o stress mecânico localizado elevado ocorre no líquido e em superfícies materiais expor. Os jatos líquidos de até 1000km/h e as pressões locais de até 1000atm conduzem à fatiga rápida na superfície material. Isso pode remover camadas de óxido ou passivação, revestimentos ou incrustação. Pode causar o pitting de materiais contínuos, tais como o aço, o titânio, o alumínio, o plástico ou o vidro. Daqui, o teste da erosão da cavitação é um método de teste destrutivo.

Como funciona o teste de erosão por cavitação?

A erosão da cavitação de superfícies materiais causa a perda material gradual. Você pode medir facilmente a perda de material pesando o material em uma escala da precisão antes e depois de uma exposição definida da erosão da cavitação. Uma mudança de peso típica para um teste de erosão da cavitação é entre 1 e 30mg. Para maior padronização, é possível calcular a perda de volume dividindo a perda de peso pela densidade do material. A profundidade média de penetração (MDP) é calculada dividindo-se a perda de volume pela área de superfície da amostra. Alternativamente, você pode medir a profundidade de pitting ou o volume deslocado. Você pode usar a análise microscópica para obter informações qualitativas adicionais sobre o padrão de erosão.
Quando você usa um dispositivo ultra-sônico de Hielscher para o teste da erosão da cavitação, você pode predefinir a escala de temperatura e a escala da pressão em que você quer trabalhar. Você pode ajustar a amplitude de sonication. Todos os parâmetros são monitorados, exibidos e protocolados em um cartão SD. Você não precisa de nenhuma instalação de software proprietária. Se você gosta, você pode controlar e monitorar o processo ultra-sônico de seu Web-browser regular, se você conecta o dispositivo ultra-sônico a seu computador através do cabo do Ethernet (incluído).

Que é o método padrão de ASTM G32 para a erosão da cavitação usando um instrumento vibratório?

O padrão ASTM G32-16 descreve um método padronizado para a erosão da cavitação. Ele define um teste simples, controlável e reprodutível para quantificar e comparar a resistência à erosão da cavitação de diferentes materiais. As especificações ATSM G32-16 são úteis para a comparação de seus resultados com a de outras publicações. Se você gostaria de implementar o teste da erosão da cavitação no controle da qualidade, nós recomendamos adaptar o protocolo do teste da erosão da cavitação a suas exigências específicas. Nós estaremos contentes de ajudá-lo com o projeto de um protocolo personalizado do teste da erosão da cavitação. Para mais informações sobre o teste de erosão por cavitação de acordo com a norma ASTM-G32, clique aqui!

Por que devo usar um limite de energia em vez de um limite de tempo?

Muitas publicações e protocolos de teste de erosão especificam um tempo de exposição à cavitação. Em dispositivos ultra-sônicos Hielscher, você pode pré-programar um tempo sonication eo sistema vai parar depois deste tempo passou. Você pode então calcular a taxa de erosão da cavitação resultante em mm/hr ou mm3/hr. Um limite de tempo é aceitável, somente se você não muda nenhuns parâmetros, tais como o nível do líquido, a amplitude, A pressão, a temperatura, a composição líquida ou a abertura entre o sonotrodo e a superfície material. Se algum desses parâmetros mudar, assim será o poder de sonication e a intensidade da cavitação. É importante que o poder líquido real entregue ao líquido não deve flutuar durante a duração do teste.
Em dispositivos ultra-sônicos Hielscher você pode definir um limite de energia. Neste caso, o dispositivo ultra-sônico parará, depois que entregou a energia ultra-sônica especificada. O dispositivo Hielscher exibirá e registrará parâmetros, como potência líquida real, amplitude, pressão e temperatura líquida. Flutuações no poder ou mudanças deliberadas nos parâmetros serão compensadas ao usar um limite de energia. Você pode então especificar a taxa de erosão da cavitação resultante em mm/kWhr, mm3/kWhr ou mg/kWhr.
Se você pesar a amostra entre os intervalos de erosão da cavitação, você pode gerar curva mostrando a perda de peso marginal (taxa de perda de peso em cada intervalo de energia) sobre a energia acumulada.
Para obter resultados mais precisos, o dispositivo pode realizar uma calibração automatizada (30 segundos). Isto mede o poder para toda a definição da amplitude no ar na pressão ambiental. O dispositivo de Hielscher usa estes dados da calibração para dar valores de poder líquidos muito precisos no tempo real.

Pressão líquida durante sonication

Muitos protocolos padrão para o teste da erosão da cavitação usam a cavitação ultra-sônica na pressão ambiental. A pressão líquida é o segundo fator mais importante para a intensidade da sonicação. Um aumento de 10% na pressão ambiente aumentará a intensidade da sonicação em cerca de 10%. Cavitação mais intensa reduz o tempo necessário para atingir um certo grau de erosão da cavitação. Frequentemente o único teste do espécime pode tomar em algum lugar de 15 a 120 minutos. Se você tem muitos espécimes para testar, trabalhar em pressões mais elevadas pode cortar o tempo para cada teste significativamente. Os testes em 5 barg (73psig) exigem aproximadamente 80% menos tempo para cada teste.
Hielscher fornece células de teste pressão-apertadas com um sensor de pressão digital para testes de erosão de cavitação. Usando uma célula de pressão apertada, você pode controlar e manter a pressão durante cada teste. O gerador ultra-sônico monitora o sensor de pressão constantemente e protocolos a pressão real a um arquivo CSV compatível com Excel em um cartão SD (incluído). Hielscher fornece reguladores de pressão para definir e manter a pressão de operação.
Como um padrão Hielscher pressão-apertado células de teste para o teste de erosão de cavitação são classificados para up TP 5barg (73psig). As pressões mais elevadas de até 300barg (4350psig) estão disponíveis a pedido.

freqüência ultra-sônica

Em geral, o teste de erosão por cavitação usa ultrasônico de alta intensidade de baixa frequência na faixa de 18-30kHz. Nesta escala a variação da freqüência tem o efeito muito limitado na intensidade da cavitação. Todos os dispositivos Hielscher trabalhar em uma freqüência constante.

Distância do sonotrodo

O material a ser testado pode ser montado ao sonotrodo ou o sonotrodo. Você pode fazer um espécime material rosqueado e montá-lo à extremidade do sonotrodo ultra-sônico. Neste caso, o espécime vibra na amplitude ultra-sônica especificada e produz a cavitação em sua superfície. Isso requer usinagem de precisão e nem todos os materiais são adequados para esta opção.
Alternativamente, você pode fixar uma peça ou espécime em estreita proximidade um sonotrodo de titânio. Neste caso, o sonotrodo de titânio produz a cavitação e a superfície do material é exposta à cavitação. Esta é a opção mais conveniente como você pode colocar espécime de vários tamanhos ou formas na célula de teste. Se você usa um sonotrodo maior, tal como um sonotrodo do diâmetro de 50mm ou de 80mm, você pode expor as peças múltiplas à erosão da cavitação ao mesmo tempo. Isso é muito útil quando você tem que testar muitas partes por dia, por exemplo, para o controle de qualidade.
Em ambos os casos, a distância entre o sonotrodo ultra-sônico e a superfície material ao lado dele é muito importante. Em geral, a erosão da cavitação é mais rápida quando se utiliza uma distância menor. As distâncias típicas variam de 0,2 a 15mm. Para obter resultados conclusivos, você deve usar a mesma distância para todos os testes.

temperatura do líquido

O líquido aquecedor resulta em uma menor intensidade de cavitação ultra-sônica. A entrada da energia mecânica da vibração no líquido fará com que o líquido aqueça acima. A fim manter uma temperatura constante durante cada teste da erosão da cavitação, o líquido precisa de ser refrigerado. Hielscher suprimentos Jacketed recipientes e Jacketed pressão-apertado células. Alternativamente você pode usar uma bobina refrigerando em um copo ou você pode põr o béaker em um banho de gelo. Um refrigerante que atravessa a jaqueta ou através da bobina de resfriamento remove o calor do líquido.
Hielscher dispositivos ultra-sônicos, tais como o UP400St ou o UIP1000hdT vêm com uma sonda de temperatura PT100 (incluído). O gerador ultra-sônico monitora a temperatura líquida real continuamente e protocolos a temperatura a um arquivo CSV-compatível com Excel em um cartão do SD (incluído). Você pode definir o gerador para pausar o teste de erosão da cavitação deve a temperatura do líquido desviar muito do seu Set-Point, por exemplo, devido à capacidade de resfriamento insuficiente. O gerador pode retomar o sonication automaticamente quando o líquido atingiu a temperatura especificada novamente.

Líquido cavitating

Em geral, o teste de erosão por cavitação usa água, como água destilada. Diferentes líquidos mostram diferentes características de cavitação. Se a água é corrosiva para o seu material, você pode querer testar líquidos alternativos, tais como óleos de silicone de baixa viscosidade ou solventes orgânicos, a fim de eliminar ou reduzir o fator corrosivo. Alternativamente, você pode tornar o líquido mais corrosivo, por exemplo, alterando o pH ou mais abrasivo, adicionando partículas abrasivas. Você pode usar o teste de erosão da cavitação para avaliar a erosividade e a corrosividade de líquidos, tais como lamas de perfuração ou para avaliar a eficácia da corrosão ou inibidores da erosão.

Usinagem

Quando você fabrica uma peça ou uma amostra, usinagem CNC, moagem ou polimento causam danos à estrutura de grãos perto da superfície do material. Isso reduz a resistência à erosão.

Passivação/camadas de óxido

Muito frequentemente a erosão e a corrosão acontecem ao mesmo tempo. A água, tal como a água destilada, desmineralizada ou de-ionized pode ser corrosiva a muitos materiais. Cavitação ultra-sônica promove a corrosão. As camadas da passivação, por exemplo no alumínio anodizado aumentarão a resistência de uma superfície material à erosão e à corrosão.

Quais as limitações que o teste de erosão por cavitação tem?

Alguns elastômeros podem requerer uma exposição de cavitação muito intensa para mostrar qualquer erosão da cavitação. Neste caso, sonication sem uma célula pressurizada pode não mostrar qualquer efeito mensurável.