Kavitasyon Erozyon Testi

Kavitasyon erozyonu, yoğun ultrasonik kavitasyona maruz kalan malzeme yüzeylerinde meydana gelir. Kavitasyon erozyon testi, malzemelerin veya kaplamaların yoğun strese ve diğer erozyon faktörlerine karşı erozyon direncini ölçmek için hızlı bir yöntemdir. Kalite kontrol için kolay bir kantitatif ölçüm sağlar ve malzeme araştırması veya kaplama formülasyonu sırasında kullanışlıdır.

Kavitasyon Erozyon Testi Neden Kullanılır?

Devam eden erozyon veya korozyon, parçaların düzenli olarak değiştirilmesini veya yüzey kaplamalarının yenilenmesini gerektirebilir. Mekanik veya kimyasal etkilerden kaynaklanan malzeme yüzey erozyonu, malzeme yüzeylerinin kademeli olarak tahrip olmasına neden olan yavaş bir süreçtir. Bu nedenle, malzeme erozyon direncinin veya sıvıların ve bulamaçların erozyon etkisinin değerlendirilmesi çok zaman alan bir süreç olabilir.
Ultrasonik kavitasyon erozyon testi, malzeme yüzeyini kontrollü, yoğun, tekrarlayan stres döngülerine maruz bırakır. Bu, malzeme yüzeyinde kısa sürede önemli bir erozyona neden olur. Üretimde düzenli kalite kontrolü, gelen malzemelerin değerlendirilmesi veya araştırma ve geliştirme sırasında erozyon direncini hızlı bir şekilde ölçebilirsiniz.
Standart uygulamalar arasında metalurjik testler, kaplama formülasyon testleri, kaplama uygulama testleri veya sıvılardaki erozyon inhibitörlerinin değerlendirilmesi yer alır.

Kavitasyon Neden Yüzey Erozyonuna Neden Olur?

UP400St (400 watt, 24kHz) veya UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) gibi ultrasonik cihazlar, ultrasonik titreşimleri su gibi sıvılara bağlar. Sıvıdaki titreşimin hızlı karşılıklı hareketi, kavitasyon kabarcıkları üretir ve çöker. Kabarcıklar çöktüğünde, sıvıda ve açıkta kalan malzeme yüzeylerinde yüksek lokalize mekanik stres meydana gelir. 1000 km/s'ye kadar sıvı jetleri ve 1000 atm'ye kadar yerel basınçlar, malzeme yüzeyinde hızlı yorulmaya neden olur. Bu, oksit veya pasivasyon tabakalarını, kaplamaları veya kirlenmeyi giderebilir. Çelik, titanyum, alüminyum, plastik veya cam gibi katı malzemelerin çukurlaşmasına neden olabilir. Bu nedenle, kavitasyon erozyon testi, tahribatlı bir test yöntemidir.

Kavitasyon Erozyon Testi Nasıl Çalışır?

Malzeme yüzeylerinin kavitasyon erozyonu, kademeli malzeme kaybına neden olur. Tanımlanmış bir kavitasyon erozyonu maruziyetinden önce ve sonra malzemeyi hassas bir terazide tartarak malzeme kaybını kolayca ölçebilirsiniz. Kavitasyon erozyon testi için tipik bir ağırlık değişikliği 1 ile 30 mg arasındadır. Daha fazla standardizasyon için, ağırlık kaybını malzeme yoğunluğuna bölerek hacim kaybını hesaplayabilirsiniz. Ortalama penetrasyon derinliği (MDP), hacim kaybının numune yüzey alanına bölünmesiyle hesaplanır. Alternatif olarak, çukurlaşma derinliğini veya yer değiştiren hacmi ölçebilirsiniz. Erozyon modeli hakkında ek nitel bilgiler elde etmek için mikroskobik analizi kullanabilirsiniz.
Kavitasyon erozyon testi için bir Hielscher ultrasonik cihaz kullandığınızda, çalışmak istediğiniz sıcaklık aralığını ve basınç aralığını önceden ayarlayabilirsiniz. Sonikasyon genliğini ayarlayabilirsiniz. Tüm parametreler izlenir, görüntülenir ve bir SD karta protokollenir. Herhangi bir özel yazılım kurulumuna ihtiyacınız yoktur. İsterseniz, ultrasonik cihazı bilgisayarınıza ethernet kablosu (dahil) ile bağlarsanız, ultrasonik işlemi normal web tarayıcınızdan kontrol edebilir ve izleyebilirsiniz.

Titreşimli Bir Aparat Kullanarak Kavitasyon Erozyonu İçin ASTM G32 Standart Yöntemi Nedir?

ASTM G32-16 standardında, kavitasyon erozyonu için standartlaştırılmış bir yöntem açıklanmaktadır. Farklı malzemelerin kavitasyon erozyon direncini ölçmek ve karşılaştırmak için basit, kontrol edilebilir ve tekrarlanabilir bir testi tanımlar. ATSM G32-16 spesifikasyonları, sonuçlarınızı diğer yayınların sonuçlarıyla karşılaştırmak için kullanışlıdır. Kalite kontrolünde kavitasyon erozyon testi uygulamak istiyorsanız, kavitasyon erozyon testi protokolünü özel gereksinimlerinize göre uyarlamanızı öneririz. Özelleştirilmiş bir kavitasyon erozyon test protokolünün tasarımında size yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız. ASTM-G32'ye göre kavitasyon erozyon testi hakkında daha fazla bilgi için lütfen buraya tıklayın!

Neden Zaman Sınırı Yerine Enerji Sınırı Kullanmalıyım?

Birçok yayın ve erozyon testi protokolü, bir kavitasyona maruz kalma süresi belirtir. Hielscher ultrasonik cihazlarda, bir sonikasyon süresini önceden ayarlayabilirsiniz ve bu süre geçtikten sonra sistem duracaktır. Daha sonra ortaya çıkan kavitasyon erozyon oranını mm/saat veya mm3/saat olarak hesaplayabilirsiniz. Yalnızca sıvı seviyesi, genlik, basınç, sıcaklık, sıvı bileşimi veya sonotrot ile malzeme yüzeyi arasındaki boşluk gibi herhangi bir parametreyi değiştirmezseniz bir zaman sınırı kabul edilebilir. Bu parametrelerden herhangi biri değişirse, sonikasyonun gücü ve kavitasyonun yoğunluğu da değişecektir. Sıvıya verilen gerçek net gücün, test süresi boyunca dalgalanmaması önemlidir.
Hielscher ultrasonik cihazlarda bir enerji limiti ayarlayabilirsiniz. Bu durumda, ultrasonik cihaz, belirtilen ultrasonik enerjiyi sağladıktan sonra duracaktır. Hielscher cihazı, gerçek net güç, genlik, basınç ve sıvı sıcaklığı gibi parametreleri gösterecek ve kaydedecektir. Güçteki dalgalanmalar veya parametrelerdeki kasıtlı değişiklikler, bir enerji limiti kullanılırken telafi edilecektir. Daha sonra ortaya çıkan kavitasyon erozyon oranını mm/kWhr, mm3/kWhr veya mg/kWhr olarak belirtebilirsiniz.
Numuneyi kavitasyon erozyon aralıkları arasında tartarsanız, kümülatif enerji üzerinden marjinal ağırlık kaybını (her enerji aralığındaki kilo kaybı oranı) gösteren eğri oluşturabilirsiniz.
Daha kesin sonuçlar için cihaz otomatik kalibrasyon (30 saniye) gerçekleştirebilir. Bu, ortam basıncında havadaki tüm genlik ayarı için gücü ölçer. Hielscher cihazı, gerçek zamanlı olarak çok hassas net güç değerleri vermek için bu kalibrasyon verilerini kullanır.

Sonikasyon sırasında sıvı basıncı

Kavitasyon erozyon testi için birçok standart protokol, ortam basıncında ultrasonik kavitasyon kullanır. Sıvı basıncı, sonikasyon yoğunluğu için ikinci en önemli faktördür. Ortam basıncında% 10'luk bir artış, sonikasyon yoğunluğunu yaklaşık% 10 artıracaktır. Daha yoğun kavitasyon, belirli bir dereceye kadar kavitasyon erozyonu elde etmek için gereken süreyi azaltır. Genellikle tek numune testi 15 ila 120 dakika arasında sürebilir. Test edilecek çok sayıda numuneniz varsa, daha yüksek basınçlarda çalışmak her testin süresini önemli ölçüde kısaltabilir. 5 barg'da (73 psig) yapılan testler, her test için yaklaşık � daha az zaman gerektirir.
Hielscher, kavitasyon erozyon testi için dijital basınç sensörlü basınç geçirmez test hücreleri sağlar. Basınca dayanıklı bir hücre kullanarak, her test sırasında basıncı kontrol edebilir ve koruyabilirsiniz. Ultrasonik jeneratör, basınç sensörünü sürekli olarak izler ve gerçek basıncı bir SD karttaki (dahil) Excel uyumlu bir CSV dosyasına protokollemektedir. Hielscher, çalışma basıncını ayarlamak ve korumak için basınç regülatörleri sağlar.
Standart olarak, kavitasyon erozyon testi için Hielscher basınç geçirmez test hücreleri, 5 barg'a (73psig) kadar derecelendirilmiştir. İstek üzerine 300 barg'a (4350 psig) kadar daha yüksek basınçlar mevcuttur.

Ultrasonik Frekans

Genel olarak, kavitasyon erozyon testi, 18-30kHz aralığında düşük frekanslı yüksek yoğunluklu ultrasonikler kullanır. Bu aralıkta, frekansın değişmesi kavitasyon yoğunluğu üzerinde çok sınırlı bir etkiye sahiptir. Tüm Hielscher cihazları sabit bir frekansta çalışır.

Sonotrode'a olan uzaklık

Test edilecek malzeme sonotrota veya sonotrotun altına monte edilebilir. Dişli bir malzeme numunesi yapabilir ve ultrasonik sonotrotun ucuna monte edebilirsiniz. Bu durumda, numune belirtilen ultrasonik genlikte titreşir ve yüzeyinde kavitasyon üretir. Bu, hassas işleme gerektirir ve tüm malzemeler bu seçenek için uygun değildir.
Alternatif olarak, bir parçayı veya numuneyi bir titanyum sonotrot altına yakın bir yere sabitleyebilirsiniz. Bu durumda, titanyum sonotrot kavitasyonu üretir ve malzeme yüzeyi kavitasyona maruz kalır. Test hücresine çeşitli boyutlarda veya şekillerde numune yerleştirebileceğiniz için bu daha uygun bir seçenektir. 50 mm veya 80 mm çapında bir sonotrot gibi daha büyük bir sonotrot kullanırsanız, aynı anda birden fazla parçayı kavitasyon erozyonuna maruz bırakabilirsiniz. Bu, örneğin kalite kontrol için günde birçok parçayı test etmeniz gerektiğinde çok kullanışlıdır.
Her iki durumda da, ultrasonik sonotrot ile yanındaki malzeme yüzeyi arasındaki mesafe çok önemlidir. Genel olarak, kavitasyon erozyonu daha küçük bir mesafe kullanıldığında daha hızlıdır. Tipik mesafeler 0,2 ila 15 mm arasındadır. Kesin sonuçlar için, tüm testler için aynı mesafeyi kullanmalısınız.

sıvı sıcaklığı

Daha sıcak sıvı, daha düşük bir ultrasonik kavitasyon yoğunluğuna neden olur. Mekanik titreşim enerjisinin sıvıya girmesi, sıvının ısınmasına neden olacaktır. Her kavitasyon erozyon testi sırasında sabit bir sıcaklığı korumak için sıvının soğutulması gerekir. Hielscher ceketli kaplar ve ceketli basınç geçirmez hücreler sağlar. Alternatif olarak, bir beherde bir soğutma bobini kullanabilir veya beheri bir buz banyosuna koyabilirsiniz. Ceketin içinden veya soğutma bobininden geçen bir soğutucu, sıvıdan ısıyı uzaklaştırır.
UP400St veya UIP1000hdT gibi Hielscher ultrasonik cihazlar bir PT100 sıcaklık probu (dahil) ile birlikte gelir. Ultrasonik jeneratör, gerçek sıvı sıcaklığını sürekli olarak izler ve sıcaklığı bir SD karttaki (dahil) Excel uyumlu bir CSV dosyasına protokollemektedir. Jeneratörü, örneğin yetersiz soğutma kapasitesi nedeniyle sıvı sıcaklığının ayar noktanızdan çok fazla sapması durumunda kavitasyon erozyon testini duraklatacak şekilde ayarlayabilirsiniz. Jeneratör, sıvı belirtilen sıcaklığa tekrar ulaştığında sonikasyona otomatik olarak devam edebilir.

Kavitasyon Sıvısı

Genel olarak kavitasyon erozyon testinde damıtılmış su gibi su kullanılır. Farklı sıvılar farklı kavitasyon özellikleri gösterir. Su malzemeniz için aşındırıcıysa, aşındırıcı faktörü ortadan kaldırmak veya azaltmak için düşük viskoziteli silikon yağları veya organik çözücüler gibi alternatif sıvıları test etmek isteyebilirsiniz. Alternatif olarak, örneğin pH'ı değiştirerek sıvıyı daha aşındırıcı hale getirebilir veya aşındırıcı parçacıklar ekleyerek daha aşındırıcı hale getirebilirsiniz. Kavitasyon erozyon testini, sondaj çamurları gibi sıvıların aşındırıcılığını ve aşındırıcılığını değerlendirmek veya korozyon veya erozyon inhibitörlerinin etkinliğini değerlendirmek için kullanabilirsiniz.

Işleme

Bir parça veya numune ürettiğinizde, CNC işleme, taşlama veya parlatma, malzeme yüzeyine yakın tane yapısına zarar verir. Bu erozyon direncini azaltır.

Pasivasyon/Oksit Tabakaları

Çoğu zaman erozyon ve korozyon aynı anda meydana gelir. Damıtılmış, demineralize veya deiyonize su gibi sular birçok malzeme için aşındırıcı olabilir. Ultrasonik kavitasyon korozyonu teşvik eder. Pasivasyon katmanları, örneğin eloksallı alüminyumda, bir malzeme yüzeyinin erozyona ve korozyona karşı direncini artıracaktır.

Kavitasyon Erozyon Testinin Sınırlamaları Nelerdir?

Bazı elastomerler, herhangi bir kavitasyon erozyonu göstermek için çok yoğun kavitasyona maruz kalma gerektirebilir. Bu durumda, basınçlı bir hücre olmadan sonikasyon herhangi bir ölçülebilir etki göstermeyebilir.