Кавитация ерозия износване - технологии и методи за настилка

метал ерозия от износване се различава с това, че най-малката фракция от метал почивка капки вода или газовите потоци. В парни турбини скоростта на капчиците вода по отношение на лопатките на етапа на ниско налягане достига 300м / сек. При отваряне на клапана става струя налягане и свръхзвукови скорости.

В течен слой в съседство към метала, при определени условия на потока възниква подналягане област, където се генерира кавитация мехурчета.

На износването на кавитация ерозия се влияе от корозивна среда и работната температура, което допълнително ускорява износването на метала.

Кавитация метал износване възниква в резултат на въздействие върху microshock натоварвания на повърхността, срещани при формирането и разпадането на кавитация мехурчета. Със затварянето на кавитация мехурчета метална повърхност претърпява значителна големина microshock многократно излагане, което води до появата на неуспех умора податлив крехки чакъла зони и компоненти на работната повърхност на детайла. Наличието на корозивна среда засилва mikroustalostnogo процеси унищожаване и електрохимично разтваряне на метала.

Кавитация износване настъпва в течен поток, движещ се с променлива скорост в затворен канал, в области силно понижено налягане, например, при пречки на потока с местни прекъсвания да образуват кухини. Получаване поток до по-високо налягане, сгъваем на кухина, и ако това се случи по повърхността на детайла, течността при висока скорост удря в стената. Множество течност повторни удари по същата част на метала (кухини възникнат шлем периодично, понякога с голяма честота) олово през време на неговото локално разрушаване, образуване на вдлъбнатини. Такова облекло податливи: траекторията на въздушния поток на хидравлични турбини, лопатките на витлата, помпи, хидравлична преса и стената на тръбата.

Към настоящия момент може да се счита общоприето мнение, че кавитация ерозия на повърхността на твърди вещества се дължи на затваряне в близост до него или на мехурчетата на пара. Капан в мехурчета нормалната зона налягане изложени на повтаряща компресия, при което налягането и температурата в тях може да достигне стойности от десетки хиляди атмосфери и няколко хиляди градуса, съответно. Въпреки, че директно измерване на тези параметри на всеки, до този момент не е изпълнила косвени доказателства за такава топлинна-излагане на метала там.

Сложността на изучаването на кавитация ерозия дължи както на по-динамичното развитие на процеса на кавитация и разнообразието от събития, които се провеждат в различни материали, подложени на многократно излагане на областта да стане изолирани мехурчета. Следователно, естеството на Cavitational увреждане, от една страна, зависи от енергията и концентрацията на кавитация мехурчета от друга страна - на якостните характеристики на материали.

Анализ характер облекчение алуминиев проба повредена повърхност показа, че гнездата се образуват вследствие Me - механични въздействия с различна интензивност, вероятността за по-големи отвори намалява, т.е. с енергията на удара се увеличава вероятността за въздействие пада.

Други последици от термо-експозиция - микропукнатини изместват линии са резултат от втвърдяването на мехурчета метал верига с по-малко енергия, тъй като те се появяват много по-късно - вдлъбнатини ямки.

Поява на кавитация при скъсване на приемственост в някои части на течност поток се движи (в превод от латински означава CAVITAS "направи празен").

Прекъсвания обикновено се появяват, когато местно налягането се редуцира до определена критична стойност при дадена температура, когато течността се кипи с образуването на пара мехурчета бързо увеличаване на обема с увеличаване на скоростта на потока или за намаляване на налягането (фиг. 1).

Фигура 1 - Схема на зоната на кавитация време на флуиден поток в хидродинамична тръба: 1 - зона с ниско налягане; 2 - парни мехурчета;

С бързо движение на металния продукт в скоростта на потока течност или течност вътре в продукта (2), пулсиращото действие на мехурчета, възникващи при колебанията на налягането върху металната повърхност създава голяма цикличен товар, което води до износване, обикновено се нарича кавитация.

Ако има по-голям брой на кавитация мехурчета, те напълно запълни площ заснето от кавитация, образувайки голяма кухина постоянно свързан към Аеродинамичното тяло или опорната повърхност, а самият поток поема мастиленоструен движение характер в потока на напрежения на опън.

Фигура 2 - кавитация износване модел: 1 - зона балон унищожаване, създаване на голям натиск върху стената на продукта; 2 - зона на ниска скорост на потока и високо налягане; 3 - зона на висок дебит и ниско налягане

Това явление е податлив на много части на хидравлични машини, които взаимодействат с турбулентен поток на флуида.

Изследване на поведението на материали по кавитация допълнение излагане ситу наблюдение при работни условия, в момента се провежда с използването на лабораторни съоръжения като хидродинамичен тръба (SDT), магнитострикционен вибратор (МСВ), удар-ерозивен стойка (Ser) и поставяне на въртящ се диск (ATC ). SDT се основава на факта, че при определени скорости на потока течност в тесен напречното сечение или профил скалата хидростатично налягане се намалява до налягането на наситената пара; течност празнина прекъсване случва с образуването на пара мехурчета, които се движат в областта на високо налягане шлем производство на разрушаване на повърхността на пробата, монтирани на това място (вж. фиг. 2.33).

Метод за изпитване напълно симулира действителните условия на експлоатация на хидравлични машини, обаче, интензивността на щетите е толкова малка, че, например, върху образци от първите вреди, олово се появи само няколко десетки часа.

Ясно е, че за изучаване на кавитация устойчиви материали, ще се нуждаят от много дълго тестване (хиляди часа). Поради това, тези системи се използват предимно за изучаване на хидродинамични аспекти на процеса кавитация.

Относително прост и удобен метод за възпроизвеждане на кавитация ерозия използване магнитостатичните вълни (Фиг. 3a). Променливо напрежение от висока честота от 5000 ... 10 000 Hz се подава от източника 1 до инвертора 2, изработен от магнитострикционен материал permendur способен да превърне редуващи електромагнитни колебания в механична линейна. За да се фиксира неподвижно вълна 3, която служи за увеличаване на амплитудата на трептенията, и в края си се потапя в работната течност 4 е закрепен към тестовата проба 5.

По време на разреждане (отделяне от течността), налягането в него се намалява с образуването на пара мехурчета, които по време на обратния ход на вибратора и сгъстен увеличението шлем налягане. Повърхността на пробата фиксирана в края на вибратора свива и устойчивостта на износване на материала се определя от загуба на тегло с времето.

С твърдите битови отпадъци могат да се научат не само отделни етапа на ерозия и унищожаване на материали продукти, но също така да се изследва влиянието на различни физични и химични свойства на флуидите (състав, температура, повърхностното напрежение и т.н.).

Недостатък на инсталацията е твърде висока честота на трептене (7000 ... 8000 Hz), което значително превишава действителната стойност, и на по-ниска честота процес кавитация не се възпроизвежда.

Един от първите инсталации за изследвания съпротива кавитация е материал съпротивление (вж. Фиг. 3б). Тестваните образци са монтирани върху един въртящ се с висока скорост (около 80 м / сек) във вертикална или хоризонтална равнина стоманен диск 2 и кръстосани от водната струя 3, която излиза от дюзата 4, разположен на известно разстояние от пробата. Постоянството на налягането, предоставена от захранващия резервоар с преливник 5. Чрез множество сблъсъци с потока на пробата вода е разрушаването му. Дискът може да има множество тестови проби, които могат значително ускоряване на времето количествени тестове.

Фигура 3 - схема лабораторни устройство съоръжения за изследване резистентност кавитация ерозия на материали: А - MRV; б - WES

Въпреки че някои изследователи смятат, че ДОИ играе само чука вода, но не и реално кавитация ефекти, обаче, тази техника се използва широко за сравнителни тестове.

Опитите да се комбинират малък път, когато тест за наличие на безспорни изпълнението на кавитация зона намерени в установена в Министерството на Националния технически университет в Запорожие АТС (фиг. 4а).

Disk 1 с дупки, пробити през и разположени по периферията (Фиг. 4Ь), разположен в цилиндрична камера 2 се завърта около хоризонталната ос през задвижващия мотор 5. камера е запълнена с течност, чието налягане се контролира чрез манометър 8. край камера затворен с прозрачен капак 7 от плексиглас гумено уплътнение, и от входящия вал е уплътнен от камера жлеза 4. за да се предотврати движение на флуида в камерата заедно с диска на двете повърхности на устата anovleny гасящи решетка 3.

Фигура 4 - схема ATC устройство (а) и появата на диск от алуминиева BP-1, след 15 минути от изпитването по ATC (б)

постоянно налягане в камерата по време на изпитването в течаща вода е снабден с резервоар за вода 11 с преливник. Когато се използва с други течности им циркулация се осигурява от затворен цикъл със специална помпа, топлообменник 10 служи да се охлади, и постоянно налягане в камерата се поддържа от разширителния съд 9.

Качествените тестове са извършени върху проби с различни форми, изследваната повърхност е полирана или получено по микроразрез, има количествен тест за проби, подложени само на смилане. Устойчивостта на износване се оценява чрез загуба на тегло или обем за определен период от време и в сравнение с материала - etallonom. Често се използва като референтна или добре изследван материал, такъв като стомана 45, или сплав, която е направена от части подлежат на кавитация ерозия. В началните етапи на увреждане се изследват чрез отстраняване profilograms повърхност.

При завъртане отвор диск разположена в нея смущава потока, последвано от зоната на кавитация се образува, и мехурчета са затворени на известно разстояние от отворите винаги в едно и също място (Фиг. 4Ь). Там се установява веднага 6 образеца за изпитване, които са предмет на контрол. Недостатъкът на този дизайн е необходимостта от точни производствени проби и трудността на повторно закрепване на диска. Поради това, изследването на началните етапи на ерозия кавитация може да се извърши с помощта на всички разгледани системи, а количествена характеристика на времето за устойчивост на лични метали и сплави по-лесно и надеждно определен на съпротивлението.