Testimi Praktik i Erozionit nga Kavitatimi i Mbulesave të Bronzit Detar

Testimi i erozionit nga kaviteti është më i dobishëm kur lidhet një ekspozim i kontrolluar laboratorik me një problem real inxhinierik. Një shembull praktik është vlerësimi i mbulesave prej bronzi rezistente ndaj kavitetit për komponentët detarë, të tilla si timonet dhe propellerët e anijeve. Këto pjesë funksionojnë në zona ku luhatjet lokale të presionit mund të gjenerojnë flluska avulli që kolapsojnë pranë sipërfaqes, duke krijuar ngarkesa ndikimi me intensitet të lartë përsëritës. Me kalimin e kohës, kjo prodhon gropa, dëmtime nga lodhja, dështim të mbulesës dhe humbje materiali.

Testi i Erozionit nga Kaviteti i Mbulesave prej Bronzi

Në studimin e Hauer et al., veshjet e bronzit të prodhuara me spërkatje të ftohtë, spërkatje të ngrohtë, spërkatje HVOF dhe spërkatje me hark u krahasuan me bronzin prej alumini dhe nikeli të hedhur dhe çelikun për ndërtim anijesh. Pyetja qendrore ishte e thjeshtë: cili proces veshjeje mund të prodhojë një sipërfaqe bronzi që mbijeton ekspozimin ndaj cavitation-it mjaftueshëm gjatë për shërbimin detar? Për ta përgjigjur këtë, studiuesit përdorën një test të erozionit nga cavitation-i bazuar në ASTM G32-16 me një aparaturë vibrimi, duke përfshirë një sistem ultrasonik vibrues Hielscher UIP1000hdT si sistem testimi.

Kontroll i Saktë i Kushtimeve të Testit dhe Regjistrimi i Automatizuar i të Dhënave

Sonicator UIP1000hdT është i përshtatshëm për këtë lloj testi sepse ofron ultratinguj me intensitet të lartë dhe frekuencë të ulët në gamën e përdorur për testimin e erozionit të kavitacionit. Konfigurimi i testit të erozionit të kavitacionit duke përdorur sonikatorin 1000 vat funksionon në 20 kHz dhe lejon monitorimin e saktë të procesit, kontrollin e amplitudës, matjen e temperaturës dhe protokollimin automatik të të dhënave të testimit. Këto funksione janë të rëndësishme sepse intensiteti i kavitacionit varet shumë nga amplituda, temperatura e lëngut, presioni i lëngut, gjeometria e sonotrodes dhe distanca midis sonotrodes dhe mostrës.

(a) Testi i erozionit të kavitacionit sipas ASTM G32-16 me sonicator UIP1000hd (metoda indirekte). Të gjithë parametrat e testimit janë vlera nominale; tolerancat janë renditur në standard.
(b) Fazat skematike në kurbën e kohës së erozionit dhe parametrat karakteristikë në procedurën e testimit.
Grafika dhe studimi: ©Hauer et al., 2021.

Testi i erozionit të kavitacionit tejzanor të veshjeve të bronzit

Për shembullin e veshjes së bronzit detar, testi u krye në rregullimin indirekt ASTM G32. Në këtë konfigurim, ekzemplari nuk është ngjitur me borinë vibruese. Në vend të kësaj, sonotrode tejzanor gjeneron kavitacion në ujë të distiluar dhe mostra e veshur fiksohet nën sonotrode në një hendek të përcaktuar. Hauer et al. përdori një distancë prej 0,5 mm midis kampionit dhe sonotrode, një frekuencë prej 20 kHz dhe një amplitudë nga maja në majë prej 50 µm. Lëngu i provës ishte ujë i distiluar, i mbajtur afërsisht në temperaturën e dhomës, rreth 25 °C.

Përgatitja e mostrës është një hap kritik. Para ekspozimit të kavitacionit, sipërfaqet e veshura u bluan gradualisht dhe u lëmuan në një gërryes të imët diamanti nën 4 μm. Kjo zvogëlon ndikimin e grimcave të ngjitura lirshëm ose parregullsive sipërfaqësore që përndryshe mund të shkëputen menjëherë dhe të shtrembërojnë kurbën e erozionit. Qëllimi nuk është ta bëjë veshjen të duket mirë, por të krijojë një gjendje fillestare të riprodhueshme në mënyrë që humbja e masës së matur të pasqyrojë rezistencën ndaj kavitacionit dhe jo përgatitjen e dobët të sipërfaqes.

Procedura e testimit të erozionit të kavitacionit tejzanor dhe rezultatet e tij

Procedura e testit praktik është e drejtpërdrejtë. Së pari, çdo ekzemplar pastrohet, thahet dhe peshohet në një ekuilibër të saktë. Më pas montohet në qelizën e provës nën sonotrode BS4d22 të sonikatorit UIP1000hdT me hendekun 0,5 mm të vendosur me kujdes dhe në mënyrë të përsëritur. Sonicatori funksionon në amplitudë dhe frekuencë të përcaktuar, ndërsa temperatura e lëngut kontrollohet për të parandaluar ngrohjen nga ndryshimi i intensitetit të kavitacionit. Pas një intervali të caktuar ekspozimi, ekzemplari hiqet, pastrohet, thahet dhe peshohet përsëri. Kjo sekuencë përsëritet gjatë intervaleve të ekspozimit në rritje, të varura nga materiali derisa të arrihet një kurbë e plotë e erozionit.
Matja e papërpunuar është humbja e masës. Për krahasimin inxhinierik, kjo humbje në masë shndërrohet në humbje vëllimi duke përdorur densitetin e materialit. Humbja e volumit më pas ndahet me sipërfaqen e ekspozuar për të përcaktuar thellësinë mesatare të erozionit. Nga kurba e erozionit-thellësi, studiuesi mund të llogarisë parametrat karakteristikë të erozionit si shkalla maksimale e erozionit, shkalla përfundimtare e erozionit dhe thellësia mesatare e erozionit. Hielscher gjithashtu vë në dukje se erozioni mund të raportohet si masë, vëllim ose thellësi depërtimi në kohë ose për energji tejzanor të dhënë, në varësi të protokollit të zgjedhur.

Thellësitë mesatare të erozionit në funksion të parametrave të rregulluar të cilësisë së veshjes n. Pjekja e pluhurit dhe kështu forca e reduktuar e pluhurit mundëson arritjen e cilësive të larta të veshjes. Futjet tregojnë dëmtimin sipërfaqësor të marrë pas një kohe testimi kavitacioni prej 100 minuta.
Grafikët dhe studimi: ©Hauer et al., 2021.

Një mësim i rëndësishëm nga studimi i Hauer është se shkalla e hershme e erozionit mund të jetë mashtruese. Veshjet e spërkatura termikisht dhe kinetikisht shpesh treguan humbje të larta materiale fillestare, të ndjekura nga një shkallë më e ulët dhe më e qëndrueshme e erozionit. Për këtë arsye, Hauer et al. përdori shkallën e erozionit terminal si një tregues më përfaqësues i performancës afatgjatë të veshjes. Në krahasimin e tyre 120-minutësh, shkalla e erozionit përfundimtar u vlerësua kryesisht nga gjysma e dytë e testit, mbi 60 minuta, për të kapur më mirë sjelljen e stabilizuar.

Rezultatet e testit tregojnë pse një aparat i kontrolluar i kavitacionit vibrues është i vlefshëm. Bronzi i derdhur i aluminit nikelit arriti një shkallë erozioni terminale prej rreth 0.40 μm/h. Bronzi i optimizuar i spërkatur me ngrohje arriti 0.57 μm/h, afër referencës së derdhur. Një shtresë e optimizuar e spërkatur me hark në çelikun e ndërtimit të anijeve arriti rreth 1.02 μm/h, ndërsa një shtresë e optimizuar HVOF arriti rreth 1.74 μm/h. Edhe kur këto veshje nuk përputheshin plotësisht me bronzin e helikës së derdhur, ato tejkaluan në mënyrë dramatike çelikun e ndërtimit të anijeve; studimi raporton se veshjet e spërkatur me hark dhe HVOF arritën rreth 26 herë dhe 16 herë më të mirë rezistencë ndaj kavitacionit, respektivisht, sesa çeliku VL-A.

Përdorni një Sonicator si aparat vibrues për testet tuaja të erozionit të kavitacionit

Përfundimi praktik është se testimi i erozionit të kavitacionit me sonikatorin UIP1000hdT si aparat vibrues mund të bëjë më shumë se sa të rendisë materialet. Ai zbulon se si procesi i veshjes, mikrostruktura, përmbajtja e oksidit, poroziteti, lidhja e ndërfaqes dhe pas-trajtimi ndikojnë në sjelljen reale të erozionit. Hauer et al. arritën në përfundimin se spërkatja HVOF dhe spërkatja me hark mund të ofrojnë një kompromis të fortë performancë-kosto për përmirësimin e sipërfaqeve të timonit prej çeliku, ndërsa spërkatja e ftohtë dhe e ngrohtë preferohen kur kërkohet rezistencë ndaj kavitacionit afër bronzit të aluminit të niklit në sasi të madhe.

Për laboratorë dhe zhvillues të mbulimeve, çelësi për rezultate të riprodhueshme është kontrolli i rreptë i parametrave të testit: amplituda e sonotrodës, frekuenca, distanca midis sonotrodës dhe mostrës, temperatura e lëngut, kimi e lëngut, përgatitja e specimenit, intervalet e peshimit dhe llogaritja e shkallës së erozionit. Me këto kushte të përcaktuara, Hielscher UIP1000hdT ofron një mënyrë praktike dhe të përsëritshme për të përkthyer kavitationin ultrasonik në të dhëna kuantitative mbi performancën e mbulimeve.

Shembull i fletës së punës për testimin e erozionit me kavitacion

 
Ju mund të gjeni udhëzime për Testet e Erozionit nga Kavitatimi këtu!

Setimi i Testit të Erozionit nga Kavitatimi ASTM G32

Sonikatorët UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP15000hdT dhe UIP2000hdT janë të përshtatshëm për testimin ASTM G32. Ne mund të furnizojmë secilën nga këto njësi me një saktësi protokolli i matjes së amplitudës të amplitudës mekanike në majën e sonotrodes. Ne rekomandojmë përdorimin e njërës prej këtyre pajisjeve me një sonotrode BS4d22 (diametër 22mm) dhe një stendë ST2.

ASTM G32 -16 Sonotrode 15,9 mm me majë të zëvendësueshme

Dizajn, Prodhim dhe Konsulencë – Cilësi e prodhuar në Gjermani

Ultrasonikët Hielscher janë të njohur për cilësinë e tyre më të lartë dhe standardet e dizajnit. Qëndrueshmëria dhe funksionimi i lehtë lejojnë integrimin e qetë të ultrasonikëve tanë në objektet industriale. Kushtet e vështira dhe mjediset kërkuese trajtohen lehtësisht nga ultrasonikët Hielscher.

Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar ISO dhe i kushton theks të veçantë ultratingujve me performancë të lartë që paraqesin teknologjinë më të fundit dhe lehtësinë ndaj përdorimit. Sigurisht, ultrasonikët Hielscher janë në përputhje me CE dhe plotësojnë kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.

Literatura / Referencat