RU2359245C1 - Method of determining cavitation wear resistance - Google Patents
Method of determining cavitation wear resistance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359245C1 RU2359245C1 RU2007134795/28A RU2007134795A RU2359245C1 RU 2359245 C1 RU2359245 C1 RU 2359245C1 RU 2007134795/28 A RU2007134795/28 A RU 2007134795/28A RU 2007134795 A RU2007134795 A RU 2007134795A RU 2359245 C1 RU2359245 C1 RU 2359245C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear resistance
- cavitation
- wear
- microsection
- zone
- Prior art date
Links
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике исследования твердых материалов на кавитационную стойкость с использованием ультразвуковых волн.The invention relates to techniques for studying solid materials for cavitation resistance using ultrasonic waves.
Известны различные способы исследования кавитационной стойкости материалов. Наибольшее количество предложений относится к применению различного вида тест-объектов как механических, так и химических.There are various methods for studying the cavitation resistance of materials. The largest number of proposals relates to the use of various types of test objects, both mechanical and chemical.
Известен способ оценивать форму и интенсивность кавитационной области по разрушению полированной поверхности стеклянной пластинки и по разрушению светочувствительного фотографического слоя [1].A known method to evaluate the shape and intensity of the cavitation area by the destruction of the polished surface of the glass plate and the destruction of the photosensitive photographic layer [1].
Известен также способ определения кавитационной стойкости специально разработанным устройством, в котором при помощи фотоэлемента измеряется суммарная площадь отверстий, образовавшихся в алюминиевой фольге, подвергшейся действию кавитации [2].There is also a method for determining cavitation resistance by a specially developed device in which the total area of holes formed in an aluminum foil subjected to cavitation is measured using a photocell [2].
Наиболее близкий по технической сущности способ оценки кавитационной стойкости, где измерялась убыль веса алюминиевого цилиндра (размером 2×2 мм2), помещенного в фокальное пятно концентратора, работающего на частоте 513 кГц. Цилиндрик подвергался воздействию кавитации при различных электрических напряжениях на концентраторе и постоянном времени озвучивания (5 мин). При этом убыль веса цилиндра ΔG, полученная как разность в весе до воздействия ультразвука и после воздействия, была принята мерой воздействия ударных волн кавитационных пузырьков [3].The closest in technical essence method of assessing cavitation resistance, where the weight loss of an aluminum cylinder (2 × 2 mm 2 in size) was measured, placed in the focal spot of a concentrator operating at a frequency of 513 kHz. The cylinder was exposed to cavitation at various electric voltages at the concentrator and a constant scoring time (5 min). Moreover, the decrease in cylinder weight ΔG, obtained as the difference in weight before exposure to ultrasound and after exposure, was taken as a measure of the effect of shock waves of cavitation bubbles [3].
Недостатком вышеотмеченных способов является то, что они требуют больших временных затрат, значительной трудоемкости в облучении и взвешивании образцов, что снижает точность полученных экспериментальных данных из-за инструментальных погрешностей, а также показывает недостаточно объективную картину разрушения поверхности исследуемого образца.The disadvantage of the above methods is that they require a lot of time, considerable laboriousness in irradiating and weighing the samples, which reduces the accuracy of the obtained experimental data due to instrumental errors, and also shows an insufficiently objective picture of the destruction of the surface of the test sample.
Задачей данного изобретения является создание способа, обеспечивающего дифференциальную оценку износостойкости различных слоев и структурных составляющих материала, подверженного воздействию кавитации.The objective of the invention is to provide a method that provides a differential assessment of the wear resistance of various layers and structural components of a material subject to cavitation.
Для достижения этой задачи в жидкой среде под действием ультразвука создается устойчивое кавитационное поле, осуществляя однородное воздействие на исследуемый материал, после чего производится дифференциальная оценка кавитационной износостойкости с помощью различных инструментальных методов, а именно:To achieve this goal in a liquid medium under the action of ultrasound, a stable cavitation field is created, exerting a uniform effect on the test material, after which a differential assessment of cavitation wear resistance is performed using various instrumental methods, namely:
с помощью записи и анализа профилограмм; using recording and analysis of profilograms;
электронной микроскопии; electron microscopy;
интерферометрии. interferometry.
Как известно, для механического разрушения необходимы определенные значения механических напряжений или деформации, превышающие пороговые. В данном случае механические напряжения определяются давлением ударной волны, а оно, в свою очередь, зависит от пиковой мощности, которую несет эта ударная волна.As is known, for mechanical failure, certain values of mechanical stresses or deformations that exceed thresholds are required. In this case, mechanical stresses are determined by the pressure of the shock wave, and it, in turn, depends on the peak power carried by this shock wave.
В предлагаемом способе интенсивность работы определяется параметрами ультразвукового магнитострикционного генератора мощностью (плотностью мощности) излучения, частотой колебаний, расстоянием h между рабочей поверхностью генератора и поверхностью образца, а также основными физико-химическими показателями рабочей среды (вязкостью, плотностью и т.п.). Качественная и количественная оценка параметров кавитационной износостойкости в результате проведенных испытаний осуществлялась при помощи инструментальных способов путем одновременного сравнения изношенного слоя по его глубине. В данном случае анализ зоны исследуемого образца проводился посредством записи на профилографе-профилометре. Количественная оценка износостойкости разнородных материалов выражается в виде относительного показателя износостойкости In the proposed method, the work intensity is determined by the parameters of the ultrasonic magnetostrictive generator with the radiation power (power density), vibration frequency, distance h between the generator working surface and the sample surface, as well as the main physical and chemical parameters of the working medium (viscosity, density, etc.). Qualitative and quantitative assessment of the parameters of cavitation wear resistance as a result of tests was carried out using instrumental methods by simultaneously comparing the worn layer in depth. In this case, the analysis of the zone of the test sample was carried out by recording on a profilograph-profilometer. A quantitative assessment of the wear resistance of dissimilar materials is expressed as a relative indicator of wear resistance
где - глубина износа эталонной зоны микрошлифа,Where - the depth of wear of the reference zone microsection,
- глубина износа исследуемой зоны. - Depth of wear of the studied area.
Таким образом, предоставляется возможность моделировать различные механизмы износа, принимая во внимание широкий диапазон регулирования параметров работы излучателя и расположение образца.Thus, it is possible to simulate various wear mechanisms, taking into account the wide range of regulation of the parameters of the emitter and the location of the sample.
На чертеже изображена схема экспериментальной установки для исследования и испытания по предлагаемому способу.The drawing shows a diagram of an experimental setup for research and testing of the proposed method.
Способ реализуется на установке, включающей в себя:The method is implemented on the installation, including:
ультразвуковой генератор (1) (УЗГ), в качестве УЗГ использовался ультразвуковой магнитострикционный диспергатор УЗДЛ-1 с частотой 22 кГц и мощностью излучения 4-5 Вт, ultrasonic generator (1) (UZG), UZDL-1 ultrasonic magnetostrictive disperser with a frequency of 22 kHz and a radiation power of 4-5 W was used as a UZG
рабочая жидкая среда (2), в качестве которой можно использовать воду, различные смазочные, коррозионные и химически активные жидкости, имитирующие условия работы испытываемых материалов, приближенные к реальным условиям работы механизма. В данном случае в качестве рабочей жидкости использовалась водопроводная вода, working fluid (2), which can be used as water, various lubricating, corrosive and chemically active fluids that simulate the working conditions of the tested materials, close to the actual working conditions of the mechanism. In this case, tap water was used as the working fluid,
микрошлиф (3), испытываемый материал в виде шлифа (3), microsection (3), the test material in the form of a section (3),
емкость (4), в которой размещены испытываемый материал (3), рабочая жидкость (2), УЗДЛ-1 (1). capacity (4) in which the test material (3), working fluid (2), UZDL-1 (1) are placed.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В рабочую жидкость (2) на дно емкости (4) помещается испытываемый образец (3). При возбуждении в рабочей жидкости ультразвуковых колебаний с помощью УЗДЛ-1 (1) с частотой 22 кГц и мощностью излучения 4-5 Вт создается кавитационное поле.The proposed method is as follows. A test sample (3) is placed in the working fluid (2) at the bottom of the tank (4). When ultrasonic vibrations are excited in the working fluid using UZDL-1 (1) with a frequency of 22 kHz and a radiation power of 4-5 W, a cavitation field is created.
Механическое разрушение поверхности исследуемого образца наступает при схлапывании пузырьков, которые отдают свою энергию, прежде всего в виде ударных волн, что приводит к механической эрозии.Mechanical destruction of the surface of the test sample occurs when the bubbles collapse, which give off their energy, primarily in the form of shock waves, which leads to mechanical erosion.
Запись профилограмм осуществлялась по протяженности упрочненного (подвергнутого обработке) слоя и по исходной (неупрочненной) зоне, которая принималась за эталон. Анализ полученных профилограмм позволяет дать не только объективную качественную оценку износостойкости исследуемых слоев, но и количественно оценить (в относительных величинах) уровень прироста (снижения) этого показателя к исходному. Полученные таким образом профильные кривые будут объективно отражать фактическую реальную износостойкость поверхностных и внутренних слоев испытываемого материала.Profilograms were recorded along the length of the hardened (processed) layer and along the initial (unhardened) zone, which was taken as the standard. The analysis of the obtained profilograms allows us to give not only an objective qualitative assessment of the wear resistance of the studied layers, but also quantitatively evaluate (in relative terms) the level of increase (decrease) of this indicator to the initial one. The profile curves thus obtained will objectively reflect the actual actual wear resistance of the surface and inner layers of the test material.
Список использованной литературыList of references
1. Y.Olaf. Oberflachenreinigung mit Ultraschall. - Akustika, 7, 5, 253, 1957 г.1. Y. Olaf. Oberflachenreinigung mit Ultraschall. - Akustika, 7, 5, 253, 1957
2. А.E.Crawford. The measurement of cavitation. - Ultrasoning, 2, 3, 120-123, 1964 г.2. A.E. Crawford. The measurement of cavitation. - Ultrasoning, 2, 3, 120-123, 1964
3. А.С.Бебчук. К вопросу о кавитационном разрушении твердых тел. - Акуст. жур., 3, 1, 90, 1957 г. (прототип).3. A.S. Bebchuk. On the issue of cavitation destruction of solids. - Acoustics. Journal., 3, 1, 90, 1957 (prototype).
4. Мощные ультразвуковые поля. Физика и техника мощного ультразвука. Под редакцией проф. Л.Д.Розенберга, М.: Наука, 1968 г.4. Powerful ultrasonic fields. Physics and technology of powerful ultrasound. Edited by prof. L.D. Rosenberg, Moscow: Nauka, 1968
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007134795/28A RU2359245C1 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Method of determining cavitation wear resistance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007134795/28A RU2359245C1 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Method of determining cavitation wear resistance |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007134795A RU2007134795A (en) | 2009-03-27 |
RU2359245C1 true RU2359245C1 (en) | 2009-06-20 |
Family
ID=40542320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007134795/28A RU2359245C1 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Method of determining cavitation wear resistance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2359245C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568167C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-11-10 | Негосударственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Сибирская академия права, экономики и управления" (НОУ ВПО САПЭУ) | Method for determining erosion resistance of solid micro- and nanoobjects |
RU2690193C1 (en) * | 2018-08-01 | 2019-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева" | Method of adding finely dispersed materials in a liquid |
RU2710480C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-12-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральский институт сварки - металлургия" (ООО "УИС-металлургия") | Installation for cavitation erosion testing |
RU2739145C1 (en) * | 2020-09-07 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ" | Cavitation erosion test method |
RU2775814C1 (en) * | 2021-10-13 | 2022-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Method for determining the relative cavitation wear resistance of metal materials |
-
2007
- 2007-09-18 RU RU2007134795/28A patent/RU2359245C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568167C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-11-10 | Негосударственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Сибирская академия права, экономики и управления" (НОУ ВПО САПЭУ) | Method for determining erosion resistance of solid micro- and nanoobjects |
RU2690193C1 (en) * | 2018-08-01 | 2019-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева" | Method of adding finely dispersed materials in a liquid |
RU2710480C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-12-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральский институт сварки - металлургия" (ООО "УИС-металлургия") | Installation for cavitation erosion testing |
RU2739145C1 (en) * | 2020-09-07 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ" | Cavitation erosion test method |
RU2775814C1 (en) * | 2021-10-13 | 2022-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Method for determining the relative cavitation wear resistance of metal materials |
RU2797774C1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Method for determining the duration of the incubation period of cavitation wear of polymeric materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007134795A (en) | 2009-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kundu et al. | Ultrasonic field modeling: A comparison of analytical, semi-analytical, and numerical techniques | |
US20040045356A1 (en) | Method and apparatus for determining thickness of a lubricant film | |
RU2359245C1 (en) | Method of determining cavitation wear resistance | |
CN105572049A (en) | Opto-acoustic quantitative elasticity imaging method and device | |
Péronnet et al. | Non destructive investigation of defects in composite structures by three infrared thermographic techniques | |
Irfan et al. | Novel evaluation of bender element transmitter response in transparent soil | |
Lau et al. | A review of nondestructive testing approaches using mechanical and electromagnetic waves | |
Li et al. | Measuring friction at an interface using ultrasonic response | |
Devi et al. | Measurement of visco-elastic properties of breast-tissue mimicking materials using diffusing wave spectroscopy | |
RU2568167C2 (en) | Method for determining erosion resistance of solid micro- and nanoobjects | |
Li et al. | Performance evaluation of capacitive imaging sensors with different geometries | |
Grum et al. | Investigation of sound phenomena during quenching process | |
Wheitner et al. | Investigation of the effects of manufacturing variations and materials on fatigue crack detection methods in gear teeth | |
CN110082432B (en) | Ultrasonic resonance quantitative nondestructive detection method for plate structure defects based on uniform design | |
Kalinichenko et al. | Manufacturing technology and an investigation of samples for testing instruments for the capillary nondestructive testing of nonmetals | |
Miyan | Differential acoustic resonance spectroscopy analysis of fluids in porous media | |
Pei et al. | A new ultrasonic testing method for residual strain measurement with laser grating | |
Kang | Numerical study on photoacoustic conversion in a three-layer structure of polymer layer-metal thin film-polymer layer | |
Ben Boubaker | Non-destructive quality control of carbon anodes using modal analysis, acousto-ultrasonic and latent variable methods | |
Hasan | Applications of Ultrasonic Testing (UT) for Irregularities Detection in Human Body and Materials: A Literature Review | |
LILLE | No d’ordre: 338 Centrale Lille THÈSE | |
Li | Time domain model and experimental validation of the non-contact surface wave ultrasonic scanner | |
Podymova et al. | Nondestructive Testing of Local Microcracking in Laboratory Mineral Samples Using an Acoustic Method with a Laser Source of Ultrasound and Its Verification with X-ray Computed Tomography | |
Zagrai et al. | Micro/meso scale fatigue damage accumulation monitoring using nonlinear acoustic vibro-modulation measurements | |
Nelson et al. | JSNDI_2002_nelson, ciji. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090919 |