Testimi i erozionit nga kavitacioni

Erozioni nga kavitacioni ndodh në sipërfaqet e materialeve që ekspozohen ndaj kavitacionit ultrasonik intensiv. Testimi i erozionit nga kavitacioni është një metodë e shpejtë për të matur rezistencën e materialeve ose veshjeve ndaj erozionit të shkaktuar nga sforcimi intensiv dhe faktorë të tjerë erozioni. Ai ofron një matje sasiore të lehtë për kontrollin e cilësisë dhe është i dobishëm gjatë kërkimit mbi materialet ose formulimit të veshjeve.

Pse të përdoret testimi i erozionit nga kavitacioni?

Erozioni ose korrozioni i vazhdueshëm mund të kërkojë zëvendësimin e rregullt të pjesëve ose rinovimin e veshjeve sipërfaqësore. Erozioni i sipërfaqes së materialit për shkak të ndikimeve mekanike ose kimike është një proces i ngadaltë që çon në shkatërrimin gradual të sipërfaqeve të materialeve. Prandaj, vlerësimi i rezistencës së materialit ndaj erozionit ose i efektit eroziv të lëngjeve dhe suspensioneve mund të jetë një proces që kërkon shumë kohë.
Testimi i erozionit nga kavitacioni ultrasonik e ekspozon sipërfaqen e materialit ndaj cikleve të kontrolluara, intensive dhe të përsëritura të sforcimit. Kjo shkakton erozion të konsiderueshëm të sipërfaqes së materialit në një kohë të shkurtër. Mund ta matni shpejt rezistencën ndaj erozionit për kontrollin e rregullt të cilësisë në prodhim, për vlerësimin e materialeve hyrëse ose gjatë kërkimit dhe zhvillimit.
Zbatimet standarde përfshijnë testimin metalurgjik, testimin e formulimit të veshjeve, testimin e aplikimit të veshjeve ose vlerësimin e inhibitorëve të erozionit në lëngje.

Pse kavitacioni shkakton erozion sipërfaqësor?

Pajisjet ultrasonike, si UP400St (400 vat, 24kHz) ose UIP1000hdT (1000 vat, 20kHz), përcjellin dridhje ultrasonike në lëngje, si uji. Lëvizja e shpejtë vajtje-ardhje e dridhjes në lëng krijon flluska kavitacioni dhe shkakton kolapsin e tyre. Kur flluskat pësojnë kolaps, në lëng dhe në sipërfaqet e ekspozuara të materialeve krijohen sforcime të larta mekanike të lokalizuara. Rrymat e lëngut me shpejtësi deri në 1000km/h dhe presionet lokale deri në 1000atm çojnë në lodhje të shpejtë të sipërfaqes së materialit. Kjo mund të largojë shtresat e oksidit ose të pasivizimit, veshjet ose depozitimet ndotëse. Mund të shkaktojë formimin e gropëzave në materiale të ngurta, si çeliku, titani, alumini, plastika ose qelqi. Prandaj, testimi i erozionit nga kavitacioni është një metodë testimi shkatërruese.

Si funksionon testimi i erozionit nga kavitacioni?

Erozioni nga kavitacioni i sipërfaqeve të materialeve shkakton humbje graduale të materialit. Humbjen e materialit mund ta matni lehtësisht duke e peshuar materialin në një peshore precize para dhe pas një ekspozimi të përcaktuar ndaj erozionit nga kavitacioni. Një ndryshim tipik i peshës gjatë një testi të erozionit nga kavitacioni është midis 1 dhe 30mg. Për standardizim të mëtejshëm, mund ta llogaritni humbjen e vëllimit duke pjesëtuar humbjen e peshës me dendësinë e materialit. Thellësia mesatare e depërtimit (MDP) llogaritet duke pjesëtuar humbjen e vëllimit me sipërfaqen e mostrës. Përndryshe, mund të matni thellësinë e gropëzave ose vëllimin e zhvendosur. Mund të përdorni analizën mikroskopike për të marrë informacion cilësor shtesë mbi modelin e erozionit.
Kur përdorni një pajisje ultrasonike Hielscher për testimin e erozionit nga kavitacioni, mund të paracaktoni intervalin e temperaturës dhe intervalin e presionit në të cilët dëshironi të punoni. Mund të rregulloni amplitudën e sonikimit. Të gjithë parametrat monitorohen, shfaqen dhe regjistrohen në një kartë SD. Nuk keni nevojë të instaloni ndonjë softuer pronësor. Nëse dëshironi, mund ta kontrolloni dhe monitoroni procesin ultrasonik nga shfletuesi juaj i zakonshëm i internetit, nëse e lidhni pajisjen ultrasonike me kompjuterin tuaj nëpërmjet kabllos Ethernet (e përfshirë).

Cila është metoda standarde ASTM G32 për erozionin nga kavitacioni duke përdorur një aparat vibrues?

Standardi ASTM G32-16 përshkruan një metodë të standardizuar për erozionin nga kavitacioni. Ai përcakton një provë të thjeshtë, të kontrollueshme dhe të riprodhueshme për të përcaktuar në mënyrë sasiore dhe për të krahasuar rezistencën e materialeve të ndryshme ndaj erozionit nga kavitacioni. Specifikimet ATSM G32-16 janë të dobishme për krahasimin e rezultateve tuaja me ato të publikimeve të tjera. Nëse dëshironi të zbatoni testimin e erozionit nga kavitacioni në kontrollin e cilësisë, ju rekomandojmë që ta përshtatni protokollin e provës së erozionit nga kavitacioni sipas kërkesave tuaja specifike. Do t’ju ndihmojmë me kënaqësi në hartimin e një protokolli të personalizuar për provën e erozionit nga kavitacioni. Për më shumë informacion mbi testimin e erozionit nga kavitacioni në përputhje me ASTM-G32, ju lutemi klikoni këtu!

Pse duhet të përdor një kufi energjie në vend të një kufiri kohor?

Shumë publikime dhe protokolle të provave të erozionit përcaktojnë një kohë ekspozimi ndaj kavitacionit. Në pajisjet me ultratinguj Hielscher, mund të paracaktoni një kohë trajtimi me ultratinguj dhe sistemi do të ndalojë pasi të ketë kaluar kjo kohë. Më pas mund të llogaritni shpejtësinë rezultuese të erozionit nga kavitacioni në mm/hr ose mm3/hr. Një kufi kohor është i pranueshëm vetëm nëse nuk ndryshoni asnjë parametër, si niveli i lëngut, amplituda, presioni, temperatura, përbërja e lëngut ose hapësira ndërmjet sonotrodës dhe sipërfaqes së materialit. Nëse ndryshon ndonjëri prej këtyre parametrave, do të ndryshojnë edhe fuqia e trajtimit me ultratinguj dhe intensiteti i kavitacionit. Është e rëndësishme që fuqia neto reale e transmetuar në lëng të mos luhatet gjatë gjithë kohëzgjatjes së provës.
Në pajisjet me ultratinguj Hielscher mund të vendosni një kufi energjie. Në këtë rast, pajisja me ultratinguj do të ndalojë pasi të ketë transmetuar energjinë e përcaktuar të ultratingujve. Pajisja Hielscher do të shfaqë dhe do të regjistrojë parametra si fuqia neto reale, amplituda, presioni dhe temperatura e lëngut. Luhatjet e fuqisë ose ndryshimet e qëllimshme të parametrave do të kompensohen kur përdoret një kufi energjie. Më pas mund ta shprehni shpejtësinë rezultuese të erozionit nga kavitacioni në mm/kWhr, mm3/kWhr ose mg/kWhr.
Nëse e peshoni mostrën ndërmjet intervaleve të erozionit nga kavitacioni, mund të krijoni një kurbë që tregon humbjen marxhinale të peshës (shpejtësinë e humbjes së peshës në çdo interval energjie) në funksion të energjisë kumulative.
Për rezultate më të sakta, pajisja mund të kryejë një kalibrim automatik (30 sekonda). Ky kalibrim mat fuqinë për të gjitha cilësimet e amplitudës në ajër, në presionin e ambientit. Pajisja Hielscher i përdor këto të dhëna kalibrimi për të dhënë vlera shumë të sakta të fuqisë neto në kohë reale.

Presioni i lëngut gjatë trajtimit me ultratinguj

Shumë protokolle standarde për testimin e erozionit nga kavitacioni përdorin kavitacionin ultrasonik në presionin e ambientit. Presioni i lëngut është faktori i dytë më i rëndësishëm për intensitetin e trajtimit me ultratinguj. Një rritje prej 10% e presionit të ambientit do ta rrisë intensitetin e trajtimit me ultratinguj me rreth 10%. Kavitacioni më intensiv zvogëlon kohën e nevojshme për të arritur një shkallë të caktuar të erozionit nga kavitacioni. Shpesh, testimi i një kampioni të vetëm mund të zgjasë nga 15 deri në 120 minuta. Nëse keni shumë kampione për të testuar, puna në presione më të larta mund ta shkurtojë ndjeshëm kohën për çdo test. Testet në 5 barg (73psig) kërkojnë afërsisht 80% më pak kohë për çdo test.
Hielscher ofron qeliza testimi të mbyllura hermetikisht për punë nën presion, me një sensor digjital presioni për testimin e erozionit nga kavitacioni. Duke përdorur një qelizë të tillë, mund ta kontrolloni dhe ta ruani presionin gjatë çdo testi. Gjeneratori ultrasonik monitoron vazhdimisht sensorin e presionit dhe regjistron presionin real në një skedar CSV të përputhshëm me Excel në një kartë SD (të përfshirë). Hielscher ofron rregullatorë presioni për të caktuar dhe ruajtur presionin e punës.
Në konfigurimin standard, qelizat e testimit Hielscher të mbyllura hermetikisht për testimin e erozionit nga kavitacioni janë të projektuara për presione deri në 5barg (73psig). Presione më të larta, deri në 300barg (4350psig), ofrohen sipas kërkesës.

Frekuenca ultrasonike

Në përgjithësi, testimi i erozionit nga kavitacioni përdor ultratinguj me frekuencë të ulët dhe intensitet të lartë në intervalin 18–30kHz. Në këtë interval, ndryshimi i frekuencës ka ndikim shumë të kufizuar në intensitetin e kavitacionit. Të gjitha pajisjet Hielscher punojnë me një frekuencë konstante.

Distanca nga sonotroda

Materiali që do të testohet mund të montohet në sonotrodë ose poshtë saj. Mund të përgatitni një kampion materiali me filetim dhe ta montoni në skajin e sonotrodës ultrasonike. Në këtë rast, kampioni dridhet me amplitudën ultrasonike të specifikuar dhe prodhon kavitacion në sipërfaqen e tij. Kjo kërkon përpunim mekanik me saktësi të lartë dhe jo të gjitha materialet janë të përshtatshme për këtë mundësi.
Si alternativë, mund të fiksoni një pjesë ose kampion shumë pranë, poshtë një sonotrode titani. Në këtë rast, sonotroda e titanit prodhon kavitacionin dhe sipërfaqja e materialit i ekspozohet kavitacionit. Kjo është mundësia më praktike, pasi mund të vendosni kampione me madhësi ose forma të ndryshme në qelizën e testimit. Nëse përdorni një sonotrodë më të madhe, si një sonotrodë me diametër 50mm ose 80mm, mund t’i ekspozoni disa pjesë njëkohësisht ndaj erozionit nga kavitacioni. Kjo është shumë e dobishme kur duhet të testoni shumë pjesë në ditë, p.sh. për kontrollin e cilësisë.
Në të dyja rastet, distanca ndërmjet sonotrodës ultrasonike dhe sipërfaqes së materialit pranë saj është shumë e rëndësishme. Në përgjithësi, erozioni nga kavitacioni është më i shpejtë kur përdoret një distancë më e vogël. Distancat tipike variojnë nga 0,2 deri në 15mm. Për rezultate përfundimtare, duhet të përdorni të njëjtën distancë për të gjitha testet.

Temperatura e lëngut

Lëngu më i ngrohtë sjell një intensitet më të ulët të kavitacionit ultrasonik. Futja e energjisë së dridhjeve mekanike në lëng do të shkaktojë ngrohjen e tij. Për të ruajtur një temperaturë konstante gjatë çdo testi të erozionit nga kavitacioni, lëngu duhet të ftohet. Hielscher ofron enë me këmishë dhe qeliza me këmishë të mbyllura hermetikisht për punë nën presion. Si alternativë, mund të përdorni një serpentinë ftohëse në një gotë laboratorike ose mund ta vendosni gotën laboratorike në një banjë me akull. Një ftohës që qarkullon nëpër këmishë ose nëpër serpentinën ftohëse largon nxehtësinë nga lëngu.
Pajisjet ultrasonike Hielscher, si UP400St ose UIP1000hdT, furnizohen me një sondë temperature PT100 (të përfshirë). Gjeneratori ultrasonik monitoron vazhdimisht temperaturën reale të lëngut dhe e regjistron temperaturën në një skedar CSV të përputhshëm me Excel në një kartë SD (të përfshirë). Mund ta konfiguroni gjeneratorin që të pezullojë testimin e erozionit nga kavitacioni nëse temperatura e lëngut devijon tepër nga vlera që keni caktuar, p.sh. për shkak të kapacitetit të pamjaftueshëm ftohës. Gjeneratori mund ta rifillojë automatikisht trajtimin me ultratinguj kur lëngu të ketë arritur sërish temperaturën e specifikuar.

Lëngu kavitues

Në përgjithësi, testimi i erozionit nga kavitacioni përdor ujë, si p.sh. ujë të distiluar. Lëngje të ndryshme shfaqin karakteristika të ndryshme kavitacioni. Nëse uji është gërryes për materialin tuaj, mund të dëshironi të testoni lëngje alternative, si vajra silikoni me viskozitet të ulët ose tretës organikë, për të eliminuar ose zvogëluar faktorin korroziv. Si alternativë, mund ta bëni lëngun më korroziv, p.sh. duke ndryshuar pH-në, ose më abraziv duke shtuar grimca abrazive. Mund ta përdorni testimin e erozionit nga kavitacioni për të vlerësuar aftësinë erozive dhe korrozive të lëngjeve, si baltat e shpimit, ose për të vlerësuar efektivitetin e inhibitorëve të korrozionit ose erozionit.

Përpunimi mekanik

Kur prodhoni një pjesë ose një kampion, përpunimi me CNC, smerilimi ose lustrimi shkaktojnë dëmtime të strukturës kokrrizore pranë sipërfaqes së materialit. Kjo ul rezistencën ndaj erozionit.

Shtresat e pasivizimit/oksidit

Shumë shpesh, erozioni dhe korrozioni ndodhin në të njëjtën kohë. Uji, si uji i distiluar, i demineralizuar ose i dejonizuar, mund të jetë korroziv për shumë materiale. Kavitacioni ultrasonik nxit korrozionin. Shtresat e pasivizimit, p.sh. në aluminin e anodizuar, do të rrisin rezistencën e sipërfaqes së një materiali ndaj erozionit dhe korrozionit.

Çfarë kufizimesh ka testimi i erozionit nga kavitacioni?

Disa elastomere mund të kërkojnë ekspozim ndaj kavitacionit shumë intensiv që të shfaqin qoftë edhe ndonjë erozion nga kavitacioni. Në këtë rast, trajtimi me ultratinguj pa një qelizë nën presion mund të mos shfaqë asnjë efekt të matshëm.