Cercetare rata de uzura cavitatie, publicat în revista „Young Scientist“

Descrierea bibliografică:

Problema furnizării setului de indicatori de fiabilitate este esențială pentru proiectare și inginerie de proces. Aceasta se referă în totalitate la produsele care funcționează sub încărcare hidrodinamic, care includ, de exemplu, pompe, vase cu elice de cârmă și altele. În prezent în curs de dezvoltare în mod activ domenii de cercetare asociate cu dezvoltarea simultană a acestor produse în domeniul augmentare puterii și creşterea resurselor de funcționare a acestora. Ca urmare, produsele de bază de piese de performanță (elice pentru nave, rotoare de pompe centrifugale, și așa mai departe. D.) sunt operate în condiții mai dure de suprafețe de lucru de încărcare hidrodinamice, definind astfel toate premisele necesare pentru a crește intensitatea de uzură. Unul dintre factorii principali care determină natura de uzură a pieselor de lucru legate de intensitatea proceselor de curgere cavitatie.

Acum este posibil să se aloce cinci existente ipoteze de cavitație uzură piese: coroziune, mecanice, hidro-electrice, și teoria generalizată a jeturilor cumulative.

Ipoteza naturii corozive a daunelor cavitație. La început, atunci când natura cavitație a fost prost înțeleasă, se crede că degradarea specifică observată apare în întregime din metal, datorită efectelor chimice ale apei, adică. E. Are originea coroziunii. Această teorie a fost mai întâi pe deplin conturat în lucrarea Vagenbaha (1906), Ramsay (1930.), Fettingera și urmașii lor. Mai târziu, în studiul acestui proces a fost găsit distrugerea de material rezistent la coroziune (oțel inoxidabil, aur, beton, etc)., Și astfel coroziunea în sine nu este principalul și singurul factor implicat în uzura cavitație. Un exemplu în acest sens sunt faptele observate în [4, 5, 6, 7] despre caracteristicile ruperii lacurilor de coroziune pe bucșe cilindru diesel, fier și altele. Momente contrare coroziune chimică și teoria electrică. În ciuda numărului mare de studii infirme natura pur corozivă a uzurii cavitatie, unii cercetători încearcă să-și dovedească valoarea. Un anumit interes este activitatea de aplicare a protecției catodice [8-17], în scopul de a suprima uzura cavitație. Se poate observa că teoria pur coroziune nu explică natura uzură cavitatie, dar nu este motivul pentru refuzul factorului de participare la coroziune în proces, adică. K. acum este cunoscut faptul că foarte cavitație intensifică procesele de oxidare din metal chimice ca urmare a eliberării de substanțe chimice active, [ 18].

Ipoteza impactului jeturilor cumulative la deteriorarea cavitație. Dezvoltat în anii '60 ai teoriei secolului 20 de uzură cavitatie, în funcție de impactul cumulat al jeturilor formate prin prăbușirea bule de cavitație este considerat de mulți cercetători [19-24], mai fiabile decât cele anterioare. M. Robinson și F. Hamm exprimă convingerea că prejudiciul cavitație are loc în principal sub efectul microjets lichid de mare viteză (fenomen de flux cumulat) generat atunci când închiderea bule de cavitație toroidale care sunt găsite experimental. Ca dovadă ei conduc calcule Ivan R., potrivit căreia presiunile dezvoltate în timpul bule normale de închidere sunt insuficiente pentru a provoca daune organelor de metal. Ei estimează jeturi cumulative viteza la impact este de 1200 m / s. Mai mult decât atât, în timpul condensarea aburului prezent în bula de cavitație format picătură, care la coliziune puternică, cu un obstacol cauzează de asemenea efecte similare cu jet cumulativ [20]. SP Kozyrev [19] are ca rezultat un număr mare de cadre de film, viteza de fotografiere poduchennyh la care imaginea este vizibil la cavitatea de scurgere cu jet de cavitatie.

Această ipoteză poate fi ilustrată prin:

In cavitație hidrodinamică pe suprafața piesei de prelucrat în zona de joasă presiune a produs bulele de cavitatie (bule sau cavități) de nuclee de cavitație care sunt prezente în orice lichid. Aceste cavități sunt amplasate direct pe suprafața piesei de prelucrat, și la o distanță de ea. După contactul cu cavitățile din regiunea de presiune care sunt comprimate pentru a forma microjets, acționând mecanic pe suprafața piesei de prelucrat, în cazul prăbușirii bule pe suprafață. La impactul periodic aceste microjets antrenării are loc pentru a forma o masă de material pe suprafața sondelor.

Ipoteza naturii prejudiciului vortex cavitație. O vedere oarecum diferită este luată de MG Timerbulatov. Esența ei constă în ipoteza că coliziunea barierei rapide de curgere a fluidului format agitând, care rupe periodic și cu curent alternativ. Aceste zone din suprafața corpului (sau peretele canalului), care se încadrează în separare loc vortex, se află sub influența impulsurilor de înaltă frecvență de separare lichid și supuse uzurii. Această ipoteză nu a fost confirmată experimental.

Ipoteza naturii daunelor cavitatie hidroelectrice. Această ipoteză descrie un proces de uzură, ca urmare a expunerii la descărcărilor electrice care apar în timpul închiderii bulelor de cavitație la suprafața casante. Conform descărcărilor electrice Ya. I. Frenkelya și S. E. Breslera apar în fenomenul fotochimic lichid, accelerarea coroziunii și VA Konstantinov și GE Rudashevsky cred că eroziunea este rezultatul acțiunii directe a descărcărilor electrice detectate, și parțial , procese chimice conexe. Cu toate acestea, experimente pe această ipoteză este extrem de mică, iar rolul acestor evacuări în uzura cavitatie rămâne complet nerezolvată.

Abacherev MM evidențiază următoarea schemă a teoriei generalizate a naturii fizice a uzurii cavitatie:

1. Reducere de bule de cavitație, însoțită de scântei și de accident vascular cerebral de căldură, provocând o oxidare instantanee de locuri de bombardament și de a le crea în solicitări de compresiune termice.
2. accident vascular cerebral hidraulice perturba straturile de oxid de suprafață ale materialului, prin care ve timp este activă
3. straturile de suprafață uzate din cauza efectelor oboselii mecanice, distruse în continuare de oboseală la coroziune.
4. acțiunea Flushing de bule de cavitație se roteste lichidul de la suprafața materialului și elimină straturi intarzierea difuziyu: retragerea mai ușoară a ionilor metalici, care sub influența vârtejuri puternice penetrează imediat în lichid, adică datorită dizolvării locale a suprafeței metalice ...

Această ipoteză este natura daunelor cavitație nu este exhaustivă și nu permite determinarea criteriilor de cavitație de materiale.

În prezent, nici o teorie care nu dezvăluie imaginea completă a fenomenului complex al pieselor de uzură cavitatie.

În prezent, există trei metode de bază de materiale de testare pentru determinarea rezistenței la eroziune cavitație - efect hidrodinamic (natural) cavitație, hidro (șoc) asupra eșantionului și ultrasunete (vibrații) cavitație.

Prima metodă permite de a simula eroziunea cavitației mai aproape de reale (care apar în partea de curgere hidraulică [2]), cu toate acestea, necesită o cheltuială disproporționat de timp și energie, deoarece în acest caz fractura controlată în timp poate fi sute sau chiar mii de ore de funcționare continuă a standului.

A doua metodă presupune distrugerea instalațiilor de execuție și de spalare cu care se rotește cu viteză mare probă [8]. În acest caz, timpul necesar pentru a eroziunii este redus cu aproximativ 2 ordine în comparație cu prima metodă. Cu toate acestea, nu se realizează chiar distrugerea probei, fizica a procesului este departe de cavitatie reală.

A treia metodă utilizată în această lucrare - o cavitație metoda vibratorie (cu ultrasunete), prin care eșantionul în fluidul comunicat oscilații de înaltă frecvență de-a lungul axei verticale. Acest lucru ridică cavitație cu ultrasunete, ceea ce duce la eroziune cavitație pe suprafața de capăt a probei.

raportul timpului de eroziunea cavitației a eșantionului (exprimată rată de ablație a materialului de pe suprafața eșantionului) și hidrodinamic sau șoc poate fi găsit numai experimental, cu toate acestea, în [4, 5], care este liniar

În această lucrare, diagrama de flux cu ultrasunete pentru eroziunea cavitație a fost aplicată - cel mai convenabil de a efectua experimente în ceea ce privește costul echipamentului și timpul de testare a probelor.

Ca rezultat al experimentelor, a fost investigat dezvoltarea eroziunii cavitație pe exemplul din oțel St3. dezvoltarea eroziunii a fost evaluată prin dinamica materialului de cenușă și adâncimea cavităților formate.

Inițial, eșantionul a avut o masă 26.18572 c. Cu rugozitate de-a lungul șanțurilor de 0,5 md. Figura 1 prezintă starea suprafeței inițiale.

După al treilea experiment, atunci când rata de material de ablație film de oxid a fost distrus crescut brusc odată cu schimbarea rugozității care a fost de 5 md și 125 md aspect cariilor.

Până la sfârșitul seriei de experimente a ajuns la 15 md rugozitate și adâncimea cavităților individuale a ajuns la 300 md.

Fig. 4 prezintă variația vitezei în greutatea eșantionului după fiecare experiment.

O serie de experimente au demonstrat aplicabilitatea acestei tehnici pentru a evalua materialul comparativ rezistență la cavitație. Cu toate acestea, pentru a obține o imagine mai completă necesită o serie de teste asupra diferitelor materiale și uzura lor cavitatie comparație cavitator în uzura reală.

Termeni de bază (generate automat). Uzura cavitație, cavitație, natura cavitatie, eroziune cavitație, jeturi cumulative, bule de cavitație, uzura cavitație a pieselor, natura uzurii cavitatie, fenomene complicate ale cavitației, închidere cavitația bule de expunere jeturi cumulative, daune cavitatie, detaliu de suprafață, uzura cavitație, intensitatea cavitație uzura, teoria uzurii cavitatie, condițiile de încărcare hidrodinamice, fenomenul de uzură cavitatie, ipoteze avitatsionnogo uzura, teoria daune cavitație.