Cavitația uzura eroziune - tehnologie și metode de suprafețe

eroziune de metal de la abraziune diferă prin faptul că cea mai mica fractiune de pauza de metal picături fluxurilor de apă sau gaz. In abur turbine viteza picăturilor de apă în raport cu lamele etapei de joasă presiune ajunge la 300 m / s. Când deschiderea supapei devine jet sub presiune și viteze supersonice.

Într-un strat lichid adiacent metalului, în anumite condiții de curgere apar regiunea subpresiune în care sunt generate bule de cavitație.

La uzura cavitație eroziune este influențată de temperatura de funcționare a mediului coroziv și care accelerează uzura metalului.

Uzura Cavitația metalic apare ca rezultat al impactului asupra sarcinilor microshock de suprafață întâlnite în formarea și prăbușirea bule de cavitație. Odată cu închiderea cavitație bule de suprafață metalică suferă cea mai mare expunere multiplă microshock semnificativă, ceea ce duce la apariția insuficienței oboselii ductile zonelor fragile ciobire și componente pe suprafața de lucru a piesei. Prezența mediului coroziv intensifică procesele de distrugere mikroustalostnogo și dizolvarea electrochimică a metalului.

uzura Cavitația apare într-un curent de lichid se deplasează cu o viteză variabilă într-un canal închis, în zonele puternic de presiune, de exemplu, a redus, la un debit de obstacole cu discontinuități locale pentru a forma carii. Obținerea unui flux la o presiune mai mare, pliabilă cavitatea, și dacă se produce la suprafața piesei de prelucrat, lichidul cu viteză mare lovește peretele. fluid multiple lovituri repetate pe aceeași porțiune a metalului (cavitati apar slam periodic, uneori cu mare frecvență) duce în timp la distrugerea locală, formarea de adâncituri. O astfel de uzură predispuse: calea de curgere a turbinelor hidraulice, palele elice, pompe, prese hidraulice și peretele țevii.

În prezent, se poate considera o vedere general acceptat că eroziunea cavitație a suprafeței solide este cauzată de închiderea în apropierea sau pe bule de abur. Prinși în bule din zona de presiune normală expuse la compresiune repetate, în care presiunea și temperatura din interiorul lor pot atinge valori de zeci de mii de atmosfere, și câteva mii de grade, respectiv. Deși măsurarea directă a acestor parametri pentru oricine, astfel nu și-a îndeplinit în prezent dovezi circumstanțiale unei astfel termice-expunerea la metal acolo.

Complexitatea studiului de eroziune cavitatie, datorită atât progresul rapid al procesului de cavitatie, precum și varietatea de evenimente care au loc în diverse materiale supuse unei expuneri repetate a câmpului de a deveni bule izolate. Prin urmare, natura daunelor cavitație, pe de o parte, depinde de energia și concentrația de bule de cavitație pe de altă parte - cu privire la caracteristicile de rezistență ale materialelor.

caracter Analiza probei de relief din aluminiu suprafața deteriorată a arătat că sondele sunt formate consecinta Me - efecte mecanice de intensitate variabilă, probabilitatea de găuri mai mari scade, adică cu creșterea energiei de impact probabilitatea impactului scade.

Alte consecințe ale termice-expunere - microfisuri schimba liniile sunt rezultatul rigidizarea bule de circuit metalic cu mai puțină energie, așa cum apar ele urme de lovituri mult mai târziu - puțuri.

Cavitația are loc la rupere de continuitate în unele zone ale fluxului de fluid în mișcare (tradus din limba latină înseamnă CAVITAS „face gol“).

Discontinuitățile apar, de obicei, în cazul în care presiunea locală este redusă la o anumită valoare critică, la o temperatură dată, atunci când lichidul fierbe cu formarea de bule de abur creșterea rapidă a volumului odată cu creșterea debitului sau de reducere a presiunii (Fig. 1).

Figura 1 - Schema zonei de cavitație în timpul curgerii fluidului în tubul hidrodinamic: 1 - zona de joasă presiune; 2 - bule de abur;

Cu mișcarea rapidă a produsului metalic în viteza de curgere a fluidului sau fluid din interiorul produsului (2), acțiunea bătaia de bule care apar atunci când oscilațiile presiunii pe suprafața metalică creează o mai mare sarcină ciclică, provocând uzura, în mod obișnuit numit cavitație.

În cazul în care există un număr tot mai mare de bule de cavitație, umple complet o zonă capturat de cavitatie, care formează cavitatea mare conectat permanent la corpul raționalizate sau suprafața de sprijin, iar fluxul de sine presupune mișcarea cu jet de cerneală caracter în fluxul eforturilor de întindere.

Figura 2 - Modelul uzură cavitatie: 1 - zona de distrugere bule, creând o presiune mare pe peretele produsului; 2 - zona de rată scăzută de curgere și presiune ridicată; 3 - zona de debit mare și presiune joasă

Acest fenomen este predispus la multe părți ale mașinilor hidraulice care interacționează cu fluxul turbulentă a fluidului.

Studierea comportamentului materialelor sub cavitatie expunerii plus observare in situ în condiții de funcționare, în prezent se desfășoară cu utilizarea de instalații de laborator tub hidrodinamic (SDT), un vibrator magnetostrictiv (MCB), stand-șoc erozive (SER) și instalarea discului rotativ (ATC ). SDT se bazează pe faptul că, în anumite rate de curgere a fluidului în secțiunea transversală îngustă sau profil cacealma presiune hidrostatică este redusă la presiunea vaporilor saturați; discontinuitatea decalaj fluid are loc cu formarea de bule de abur, care se deplasează în regiunea slam de înaltă presiune care produce distrugerea suprafeței probei instalate la această locație (vezi. fig. 2.33).

Metoda de testare simulează pe deplin condițiile reale de funcționare a mașinilor hidraulice, cu toate acestea, intensitatea prejudiciului este atât de mică încât, de exemplu, pe eșantioane ale primelor daune de plumb apar doar câteva zeci de ore.

Este clar că pentru studiul de cavitatie materiale rezistente ar necesita foarte mult timp de testare (mii de ore). Prin urmare, aceste sisteme sunt utilizate în principal pentru studiul aspectelor procesului de cavitatie hidrodinamic.

Metoda relativ simplă și convenabilă pentru reproducerea eroziunea cavitației cu ajutorul undelor magnetostatice (Fig. 3a). O tensiune alternativă de frecvență mare de 5000 ... 10000 Hz este alimentat de la sursa 1 la invertor 2, realizat dintr-un material magnetostrictiv permendur capabile să transforme alternante oscilații electromagnetice în liniar mecanic. Pentru acesta este fixat rigid waveguide 3, care servește la creșterea amplitudinii oscilației, iar la capătul său cufundat în fluid 4 de lucru este fixat la proba de testare 5.

La momentul de diluare (separare de lichid), presiunea în acesta se reduce cu formarea de bule de abur, care în timpul cursei de întoarcere a vibratorului, și creșterea presiunii slam comprimat. Suprafața probei fixată pe capătul vibrator se prăbușește, iar rezistența la uzură a materialului este estimat prin pierderea in greutate a lungul timpului.

Cu MSW poate învăța nu numai etapa separată a eroziunii și distrugerii produselor materiale, dar, de asemenea, pentru a evalua influența diferitelor proprietăți fizice și chimice ale fluidelor (compoziție, temperatură, tensiune de suprafață etc.).

Un dezavantaj al instalației este de oscilație prea înaltă frecvență (7000 ... 8000 Hz), care depășește în mod semnificativ valoarea reală, iar la un proces de frecvență mai mică de cavitație nu este reprodusă.

Una dintre primele instalații pentru studii de rezistență la cavitație este materialul rezistivitatea (vezi. Fig. 3b). Epruvetele sunt montate pe unul care se rotește cu o viteză mare (aproximativ 80 m / s) în discul de oțel plan vertical sau orizontal 2 și traversat de jetul de apă 3, care iese dintr-o duză 4 situat la o oarecare distanță de probă. Constanța presiunea furnizată de către rezervorul de alimentare cu preaplin 5. Prin multiple ciocniri cu fluxul de apă probă este distrugerea ei. Discul poate avea mai multe probe de testare, care poate accelera în mod semnificativ timpul de teste cantitative.

Figura 3 - Schema de instalații de laborator dispozitiv pentru cercetarea rezistenței la cavitație-eroziune a materialelor: A - MRV; b - WES

Deși unii cercetători cred că SER a jucat doar ciocanul de apă, nu un efect real de cavitație, cu toate acestea, aceasta tehnica este utilizat pe scară largă pentru testele comparative.

Încercările de a combina timpul mic test atunci când prezența în aplicare incontestabil zona cavitatie găsit în stabilit la Departamentul de Universitatea Tehnică Națională Zaporizhzhya ATC (Fig. 4a).

Disk 1 cu găuri prin și dispuse la periferie (Fig. 4b), plasat într-o cameră cilindrică 2 este rotit în jurul axei orizontale prin motorul de antrenare 5. Camera este umplută cu lichid, presiunea care este controlată de manometru camerei 8. capăt închis de un capac transparent 7 garnitură de cauciuc plexiglas, și de la arborele de intrare este etanșată cu o cameră glandă 4. pentru a împiedica deplasarea fluidului în camera împreună cu discul pe ambele suprafețe ale gurii anovleny de stingere cu grilaj 3.

Figura 4 - Dispozitiv de circuit ATC (a) și apariția unui disc de aluminiu BP-1, după 15 minute de testare la ATC (b)

presiune constantă în camera în timpul încercării în apă curgătoare este asigurată de un rezervor de apă 11 cu preaplin. Atunci când este utilizat împreună cu alte lichide circulația lor este asigurată printr-un ciclu închis, cu o pompă specială, un schimbător de căldură 10 servește să se răcească și o presiune constantă în camera este menținută prin vasul de expansiune 9.

Testele calitative sunt efectuate pe eșantioane de diferite forme, suprafața studiată este lustruit sau preparate într-un microsection, un test cantitativ pentru probele supuse numai la măcinare. Rezistența la uzură este evaluată prin pierderea de greutate sau de volum pentru o anumită perioadă de timp și în comparație cu materialul - etallonom. Deseori utilizat ca referință sau un material bine studiat, cum ar fi oțelul 45, sau un aliaj care este fabricat din piese supuse eroziunii de cavitație. Etapele inițiale ale daunelor este examinat prin îndepărtarea suprafeței profilograms.

La rotirea discului gaura situată acolo, perturb fluxul, urmat de zona de cavitație se formează, și bule sunt închise la o anumită distanță de deschiderile mereu în același loc (Fig. 4b). Se instituie imediat 6 specimene de testare, care sunt supuse unui control. Dezavantajul acestui model este necesitatea de probe de producție precise și dificultatea reancorare pe disc. Prin urmare, studiul etapelor inițiale ale eroziunii de cavitație poate fi realizată folosind toate sistemele considerate, în timp ce caracterizarea cantitativă a timpilor de rezistență ale metalelor și aliajelor personale determinate mai ușor și sigur pe rezistivitatea.