การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน
การสึกกร่อนจากคาวิเทชันเกิดขึ้นบนผิววัสดุที่สัมผัสกับคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกที่มีความเข้มสูง การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันเป็นวิธีที่รวดเร็วในการวัดความต้านทานการสึกกร่อนของวัสดุหรือสารเคลือบต่อความเค้นรุนแรงและปัจจัยอื่น ๆ ที่ทำให้เกิดการสึกกร่อน วิธีนี้ช่วยให้วัดเชิงปริมาณเพื่อควบคุมคุณภาพได้ง่าย และมีประโยชน์ในการวิจัยวัสดุหรือการพัฒนาสูตรสารเคลือบ
เหตุใดจึงควรใช้การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน?
การสึกกร่อนหรือการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องอาจทำให้จำเป็นต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนหรือเคลือบผิวใหม่เป็นประจำ การสึกกร่อนของผิววัสดุจากอิทธิพลทางกลหรือทางเคมีเป็นกระบวนการที่ช้า ส่งผลให้ผิววัสดุถูกทำลายอย่างค่อยเป็นค่อยไป ดังนั้น การประเมินความต้านทานการสึกกร่อนของวัสดุหรือผลการสึกกร่อนที่เกิดจากของเหลวและสารแขวนลอยข้นจึงอาจเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานานมาก
การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันด้วยคลื่นอัลตราโซนิกทำให้ผิววัสดุสัมผัสกับวัฏจักรความเค้นที่รุนแรงและเกิดซ้ำภายใต้การควบคุม ส่งผลให้ผิววัสดุเกิดการสึกกร่อนอย่างมากในเวลาอันสั้น คุณสามารถวัดความต้านทานการสึกกร่อนได้อย่างรวดเร็วเพื่อควบคุมคุณภาพในการผลิตเป็นประจำ เพื่อประเมินวัสดุขาเข้า หรือระหว่างการวิจัยและพัฒนา
การใช้งานมาตรฐานได้แก่ การทดสอบทางโลหวิทยา การทดสอบสูตรสารเคลือบ การทดสอบการเคลือบผิว หรือการประเมินสารยับยั้งการสึกกร่อนในของเหลว
เหตุใดคาวิเทชันจึงทำให้ผิววัสดุสึกกร่อน?
อุปกรณ์อัลตราโซนิก เช่น UP400St (400 วัตต์, 24kHz) หรือ UIP1000hdT (1000 วัตต์, 20kHz) ถ่ายทอดการสั่นสะเทือนด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเข้าสู่ของเหลว เช่น น้ำ การเคลื่อนที่กลับไปกลับมาอย่างรวดเร็วของการสั่นสะเทือนในของเหลวทำให้เกิดฟองคาวิเทชันและทำให้ฟองยุบตัว เมื่อฟองยุบตัว จะเกิดความเค้นทางกลเฉพาะที่สูงในของเหลวและบนผิววัสดุที่สัมผัสกับของเหลว ลำพุ่งของของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 1000km/h และความดันเฉพาะที่สูงถึง 1000atm ทำให้ผิววัสดุเกิดความล้าอย่างรวดเร็ว ซึ่งสามารถกำจัดชั้นออกไซด์หรือชั้นพาสซิเวชัน สารเคลือบ หรือคราบสะสมได้ และสามารถทำให้วัสดุแข็ง เช่น เหล็ก ไทเทเนียม อะลูมิเนียม พลาสติก หรือแก้ว เกิดหลุมได้ ดังนั้น การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันจึงเป็นวิธีทดสอบแบบทำลาย
การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันทำงานอย่างไร?
การสึกกร่อนจากคาวิเทชันบนผิววัสดุทำให้วัสดุสูญเสียไปอย่างค่อยเป็นค่อยไป คุณสามารถวัดการสูญเสียวัสดุได้ง่ายโดยชั่งวัสดุด้วยเครื่องชั่งความแม่นยำสูงก่อนและหลังการสัมผัสกับการสึกกร่อนจากคาวิเทชันตามเงื่อนไขที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักโดยทั่วไปในการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันอยู่ระหว่าง 1 ถึง 30mg เพื่อให้เป็นมาตรฐานมากขึ้น คุณสามารถคำนวณปริมาตรที่สูญเสียโดยหารน้ำหนักที่สูญเสียด้วยความหนาแน่นของวัสดุ ความลึกเฉลี่ยของการทะลุเข้าเนื้อวัสดุ (MDP) คำนวณได้โดยหารปริมาตรที่สูญเสียด้วยพื้นที่ผิวของชิ้นทดสอบ อีกทางหนึ่ง คุณสามารถวัดความลึกของหลุมหรือปริมาตรที่ถูกแทนที่ได้ คุณสามารถใช้การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงคุณภาพเพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบการสึกกร่อน
เมื่อใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher สำหรับการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน คุณสามารถตั้งค่าช่วงอุณหภูมิและช่วงความดันที่ต้องการใช้งานไว้ล่วงหน้าได้ คุณสามารถปรับแอมพลิจูดของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกได้ พารามิเตอร์ทั้งหมดจะได้รับการตรวจติดตาม แสดงผล และบันทึกลงในการ์ด SD คุณไม่จำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์เฉพาะของผู้ผลิต หากต้องการ คุณสามารถควบคุมและตรวจติดตามกระบวนการอัลตราโซนิกจากเว็บเบราว์เซอร์ที่ใช้งานตามปกติได้ โดยเชื่อมต่ออุปกรณ์อัลตราโซนิกกับคอมพิวเตอร์ผ่านสายอีเทอร์เน็ต (รวมอยู่ในชุด)
วิธีมาตรฐาน ASTM G32 สำหรับการสึกกร่อนจากคาวิเทชันโดยใช้เครื่องสั่นคืออะไร?
มาตรฐาน ASTM G32-16 อธิบายวิธีมาตรฐานสำหรับการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน โดยกำหนดการทดสอบที่เรียบง่าย ควบคุมได้ และทำซ้ำได้ เพื่อวัดเชิงปริมาณและเปรียบเทียบความต้านทานการสึกกร่อนจากคาวิเทชันของวัสดุต่างชนิดกัน ข้อกำหนด ATSM G32-16 มีประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบผลการทดสอบของคุณกับผลในสิ่งพิมพ์อื่น ๆ หากคุณต้องการนำการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันมาใช้ในการควบคุมคุณภาพ เราขอแนะนำให้ปรับระเบียบวิธีทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันให้เหมาะกับข้อกำหนดเฉพาะของคุณ เรายินดีช่วยคุณออกแบบระเบียบวิธีทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการของคุณ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันตาม ASTM-G32 โปรดคลิกที่นี่!
เหตุใดจึงควรใช้ขีดจำกัดพลังงานแทนขีดจำกัดเวลา?
สิ่งพิมพ์และระเบียบวิธีทดสอบการสึกกร่อนจำนวนมากระบุระยะเวลาสัมผัสคาวิเทชัน ในอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher คุณสามารถตั้งระยะเวลาการใช้คลื่นอัลตราโซนิกไว้ล่วงหน้าได้ และระบบจะหยุดเมื่อครบเวลานี้ จากนั้นคุณสามารถคำนวณอัตราการสึกกร่อนจากคาวิเทชันที่เกิดขึ้นในหน่วย mm/hr หรือ mm3/hr ได้ การใช้ขีดจำกัดเวลายอมรับได้เฉพาะเมื่อคุณไม่เปลี่ยนพารามิเตอร์ใด ๆ เช่น ระดับของเหลว แอมพลิจูด ความดัน อุณหภูมิ องค์ประกอบของของเหลว หรือระยะห่างระหว่างโซโนโทรดกับผิววัสดุ หากพารามิเตอร์ใดพารามิเตอร์หนึ่งเปลี่ยนไป กำลังของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกและความเข้มของคาวิเทชันก็จะเปลี่ยนไปด้วย สิ่งสำคัญคือกำลังสุทธิจริงที่ส่งเข้าสู่ของเหลวต้องไม่ผันผวนตลอดระยะเวลาทดสอบ
ในอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher คุณสามารถตั้งขีดจำกัดพลังงานได้ ในกรณีนี้ อุปกรณ์อัลตราโซนิกจะหยุดหลังจากส่งพลังงานอัลตราโซนิกครบตามที่กำหนด อุปกรณ์ Hielscher จะแสดงและบันทึกพารามิเตอร์ เช่น กำลังสุทธิจริง แอมพลิจูด ความดัน และอุณหภูมิของเหลว ความผันผวนของกำลังหรือการเปลี่ยนพารามิเตอร์โดยเจตนาจะได้รับการชดเชยเมื่อใช้ขีดจำกัดพลังงาน จากนั้นคุณสามารถระบุอัตราการสึกกร่อนจากคาวิเทชันที่เกิดขึ้นในหน่วย mm/kWhr, mm3/kWhr หรือ mg/kWhr ได้
หากคุณชั่งชิ้นทดสอบระหว่างช่วงการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน คุณสามารถสร้างกราฟแสดงน้ำหนักที่สูญเสียเพิ่มในแต่ละช่วง (อัตราการสูญเสียน้ำหนักในแต่ละช่วงพลังงาน) เทียบกับพลังงานสะสมได้
เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น อุปกรณ์สามารถสอบเทียบโดยอัตโนมัติได้ (30 วินาที) โดยวัดกำลังสำหรับการตั้งค่าแอมพลิจูดทั้งหมดในอากาศที่ความดันบรรยากาศ อุปกรณ์ Hielscher ใช้ข้อมูลการสอบเทียบนี้เพื่อให้ค่ากำลังสุทธิที่แม่นยำมากแบบเรียลไทม์
อะไรมีอิทธิพลต่อการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน?
คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกทำให้เกิดการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน ยิ่งคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกมีความเข้มสูง การสึกกร่อนก็ยิ่งรวดเร็ว คาวิเทชันที่มีความเข้มสูงกว่าอาจทำให้ผิววัสดุสึกกร่อนได้ ขณะที่คาวิเทชันที่มีความเข้มต่ำมากไม่สามารถทำให้ผิวนั้นสึกกร่อนได้เลย ดังนั้น อาจมีความเข้มขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการทดสอบการสึกกร่อนของวัสดุของคุณ
แอมพลิจูดอัลตราโซนิก
แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดต่อความเข้มของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกและความเข้มของคาวิเทชันที่เกิดขึ้น แอมพลิจูดที่สูงขึ้นทำให้เกิดคาวิเทชันที่มีความเข้มสูงขึ้น ในงานอัลตราโซนิก แอมพลิจูดระบุเป็นค่าแบบยอดถึงยอดในหน่วยไมครอน อุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้คุณปรับแอมพลิจูดได้ในช่วงกว้าง เมื่อปรับแล้ว อุปกรณ์จะรักษาแอมพลิจูดไว้ที่ระดับที่ตั้งไว้ภายใต้ทุกสภาวะโหลด คุณสมบัตินี้สำคัญต่อการทำให้สภาวะการทดสอบคาวิเทชันควบคุมได้และทำซ้ำได้
อุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้คุณทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันที่แอมพลิจูดตั้งแต่ต่ำเพียง 2 ไมครอนถึง 200 ไมครอนหรือมากกว่าได้
ความดันของเหลวระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก
ระเบียบวิธีมาตรฐานจำนวนมากสำหรับการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันใช้คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกที่ความดันบรรยากาศ ความดันของเหลวเป็นปัจจัยที่สำคัญเป็นอันดับสองต่อความเข้มของการใช้คลื่นอัลตราโซนิก การเพิ่มความดันบรรยากาศ 10% จะเพิ่มความเข้มของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกประมาณ 10% คาวิเทชันที่มีความเข้มสูงขึ้นช่วยลดเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้เกิดการสึกกร่อนจากคาวิเทชันถึงระดับหนึ่ง โดยทั่วไป การทดสอบชิ้นทดสอบชิ้นเดียวอาจใช้เวลา 15 ถึง 120 นาที หากคุณมีชิ้นทดสอบจำนวนมาก การทำงานที่ความดันสูงขึ้นสามารถลดเวลาสำหรับการทดสอบแต่ละครั้งได้อย่างมาก การทดสอบที่ 5 barg (73psig) ใช้เวลาน้อยลงประมาณ 80% สำหรับการทดสอบแต่ละครั้ง
Hielscher จัดหาเซลล์ทดสอบปิดผนึกทนความดันพร้อมเซนเซอร์วัดความดันดิจิทัลสำหรับการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน เมื่อใช้เซลล์ปิดผนึกทนความดัน คุณสามารถควบคุมและรักษาความดันระหว่างการทดสอบแต่ละครั้งได้ เครื่องกำเนิดอัลตราโซนิกตรวจติดตามเซนเซอร์วัดความดันอย่างต่อเนื่อง และบันทึกความดันจริงลงในไฟล์ CSV ที่ใช้งานร่วมกับ Excel ได้บนการ์ด SD (รวมอยู่ในชุด) Hielscher จัดหาอุปกรณ์ควบคุมความดันเพื่อกำหนดและรักษาความดันขณะทำงาน
โดยมาตรฐาน เซลล์ทดสอบปิดผนึกทนความดันของ Hielscher สำหรับการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันมีพิกัดความดันสูงถึง 5barg (73psig) สามารถจัดหาเซลล์ที่รองรับความดันสูงขึ้นถึง 300barg (4350psig) ได้ตามคำขอ
ความถี่อัลตราโซนิก
โดยทั่วไป การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันใช้คลื่นอัลตราโซนิกความถี่ต่ำที่มีความเข้มสูงในช่วง 18–30kHz ในช่วงนี้ การเปลี่ยนแปลงความถี่มีผลต่อความเข้มของคาวิเทชันน้อยมาก อุปกรณ์ Hielscher ทุกเครื่องทำงานที่ความถี่คงที่
ระยะห่างจากโซโนโทรด
วัสดุที่จะทดสอบสามารถติดตั้งเข้ากับโซโนโทรดหรือใต้โซโนโทรดได้ คุณสามารถทำชิ้นทดสอบวัสดุให้มีเกลียวแล้วติดตั้งเข้ากับปลายโซโนโทรดอัลตราโซนิก ในกรณีนี้ ชิ้นทดสอบจะสั่นด้วยแอมพลิจูดอัลตราโซนิกที่กำหนดและทำให้เกิดคาวิเทชันบนผิวของชิ้นทดสอบ วิธีนี้ต้องใช้การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูง และไม่ใช่วัสดุทุกชนิดที่เหมาะกับวิธีนี้
อีกทางหนึ่ง คุณสามารถยึดชิ้นส่วนหรือชิ้นทดสอบไว้ใต้โซโนโทรดไทเทเนียมในระยะใกล้ ในกรณีนี้ โซโนโทรดไทเทเนียมจะทำให้เกิดคาวิเทชันและผิววัสดุจะสัมผัสกับคาวิเทชัน วิธีนี้สะดวกกว่า เนื่องจากคุณสามารถวางชิ้นทดสอบที่มีขนาดหรือรูปร่างต่าง ๆ ในเซลล์ทดสอบได้ หากใช้โซโนโทรดขนาดใหญ่ขึ้น เช่น โซโนโทรดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50mm หรือ 80mm คุณสามารถให้ชิ้นส่วนหลายชิ้นสัมผัสกับการสึกกร่อนจากคาวิเทชันพร้อมกันได้ ซึ่งมีประโยชน์มากเมื่อคุณต้องทดสอบชิ้นส่วนจำนวนมากต่อวัน เช่น เพื่อควบคุมคุณภาพ
ในทั้งสองกรณี ระยะห่างระหว่างโซโนโทรดอัลตราโซนิกกับผิววัสดุที่อยู่ข้างเคียงมีความสำคัญมาก โดยทั่วไป การสึกกร่อนจากคาวิเทชันจะเร็วขึ้นเมื่อใช้ระยะห่างที่น้อยลง ระยะห่างโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.2 ถึง 15mm เพื่อให้ได้ผลที่สามารถสรุปได้อย่างชัดเจน คุณควรใช้ระยะห่างเดียวกันในการทดสอบทุกครั้ง
อุณหภูมิของเหลว
ของเหลวที่อุ่นขึ้นทำให้ความเข้มของคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกลดลง การป้อนพลังงานการสั่นสะเทือนทางกลเข้าสู่ของเหลวจะทำให้ของเหลวร้อนขึ้น เพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่ระหว่างการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันแต่ละครั้ง จำเป็นต้องระบายความร้อนออกจากของเหลว Hielscher จัดหาภาชนะที่มีแจ็กเก็ตและเซลล์ปิดผนึกทนความดันที่มีแจ็กเก็ต อีกทางหนึ่ง คุณสามารถใช้ขดท่อระบายความร้อนในบีกเกอร์ หรือวางบีกเกอร์ในอ่างน้ำแข็งได้ สารหล่อเย็นที่ไหลผ่านแจ็กเก็ตหรือขดท่อระบายความร้อนจะนำความร้อนออกจากของเหลว
อุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher เช่น UP400St หรือ UIP1000hdT มาพร้อมกับหัววัดอุณหภูมิ PT100 (รวมอยู่ในชุด) เครื่องกำเนิดอัลตราโซนิกตรวจติดตามอุณหภูมิจริงของของเหลวอย่างต่อเนื่อง และบันทึกอุณหภูมิลงในไฟล์ CSV ที่ใช้งานร่วมกับ Excel ได้บนการ์ด SD (รวมอยู่ในชุด) คุณสามารถตั้งค่าเครื่องกำเนิดให้หยุดการทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันชั่วคราวได้ หากอุณหภูมิของเหลวเบี่ยงเบนจากค่าที่ตั้งไว้มากเกินไป เช่น เนื่องจากความสามารถในการระบายความร้อนไม่เพียงพอ เครื่องกำเนิดสามารถกลับมาใช้คลื่นอัลตราโซนิกต่อได้โดยอัตโนมัติเมื่อของเหลวกลับมามีอุณหภูมิตามที่กำหนดอีกครั้ง
ของเหลวที่เกิดคาวิเทชัน
โดยทั่วไป การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันใช้น้ำ เช่น น้ำกลั่น ของเหลวต่างชนิดกันแสดงลักษณะคาวิเทชันที่ต่างกัน หากน้ำกัดกร่อนวัสดุของคุณ คุณอาจต้องการทดสอบของเหลวทางเลือก เช่น น้ำมันซิลิโคนความหนืดต่ำหรือตัวทำละลายอินทรีย์ เพื่อกำจัดหรือลดปัจจัยการกัดกร่อน อีกทางหนึ่ง คุณสามารถทำให้ของเหลวมีฤทธิ์กัดกร่อนมากขึ้น เช่น โดยเปลี่ยนค่า pH หรือมีฤทธิ์ขัดสีมากขึ้นโดยเติมอนุภาคขัดสี คุณสามารถใช้การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันเพื่อประเมินความสามารถในการทำให้สึกกร่อนและกัดกร่อนของของเหลว เช่น โคลนเจาะ หรือเพื่อประเมินประสิทธิผลของสารยับยั้งการกัดกร่อนหรือการสึกกร่อนได้
การตัดเฉือน
เมื่อคุณผลิตชิ้นส่วนหรือชิ้นทดสอบ การตัดเฉือนด้วย CNC การเจียร หรือการขัดเงาทำให้โครงสร้างเกรนใกล้ผิววัสดุเสียหาย ซึ่งลดความต้านทานการสึกกร่อน
ชั้นพาสซิเวชัน/ชั้นออกไซด์
การสึกกร่อนและการกัดกร่อนมักเกิดขึ้นพร้อมกัน น้ำ เช่น น้ำกลั่น น้ำที่กำจัดแร่ธาตุ หรือน้ำที่กำจัดไอออน สามารถกัดกร่อนวัสดุหลายชนิดได้ คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกส่งเสริมการกัดกร่อน ชั้นพาสซิเวชัน เช่น บนอะลูมิเนียมที่ผ่านการอะโนไดซ์ จะเพิ่มความต้านทานของผิววัสดุต่อการสึกกร่อนและการกัดกร่อน
การทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชันมีข้อจำกัดอะไรบ้าง?
อีลาสโตเมอร์บางชนิดอาจต้องสัมผัสกับคาวิเทชันที่มีความเข้มสูงมากจึงจะแสดงการสึกกร่อนจากคาวิเทชันใด ๆ ได้ ในกรณีนี้ การใช้คลื่นอัลตราโซนิกโดยไม่มีเซลล์ที่เพิ่มความดันอาจไม่แสดงผลใด ๆ ที่วัดได้
แม่แบบระเบียบวิธีทดสอบการสึกกร่อนจากคาวิเทชัน
คุณสามารถดาวน์โหลดแม่แบบแผ่นงานของเราได้ในรูปแบบต่อไปนี้: PDF, Microsoft Excel XLS, หรือ Apple Numbers.







