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

For the marine bronze coating example, the test was performed in the indirect ASTM G32 arrangement. In this configuration, the specimen is not attached to the vibrating horn. Instead, the ultrasonic sonotrode generates cavitation in distilled water, and the coated specimen is fixed beneath the sonotrode at a defined gap. Hauer et al. used a 0.5 mm distance between sample and sonotrode, a frequency of 20 kHz, and a peak-to-peak amplitude of 50 µm. The test liquid was distilled water, held at approximately room temperature, around 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

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.

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.

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.

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

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.

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 of the mechanical amplitude at the sonotrode tip. We recommend using either of these devices with a sonotrode BS4d22 (22mm diameter) and a stand 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