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超声波在气蚀处理方面的应用

摘要:在抗磨(耐磨)材料的研究过程中,都需要对材料的抗磨性能做测量、比较和评价。例如润滑油的研发、叶轮材料的选择以及离心泵的设计等等。 在这个过程中,利用超声波做材料气蚀性试验,是一个公认的行之有效的方法。超声波气蚀系统是通过大功率超声波作用于样品,模拟样品与液体接触面的气蚀现象,进而可对材料的抗气蚀性进行分析,具有功率大,投资少、安装简易、实验效果稳定等特点。大功率振动式超声波气蚀系统主要由三大部分组成。分别是超声波振动系统,恒温油浴容器系统和机架升降系统。 

超声波振动系统是整套设备最核心的部分,设计复杂,主要为系统提供大功率超声振动,使振幅和频率达到标准要求。恒温油浴容器系统主要是为样品提供一个恒温的液体环境,以保证样品测试的准确度(温度变化直接影响气蚀率)。机架升降系统用于固定和调节整套系统,并设计了隔声功能。

关键词:抗磨材料,超声波,气蚀现象,超声波气蚀系统

一、项目简介

       本试验方法将使沉浸在液体里高频振动的样品表面产生气蚀损伤。在液体里样品的振动将导致气泡的产生和破裂,而这种气泡的溃裂将对样品表面产生破坏和冲蚀(材料损失)。尽管本试验方法在流动系统或水压机里气泡产生的机制不同,但对材料的破坏机制基本相同。因此,本标准提供了一个小规模的、相对简单且易于控制的试验方法,以用来比较不同材料的抗气蚀性能,详细研究给定材料固有的抗气蚀性能和其过程,或在不同试验条件下研究不同的试验变量对材料产生损伤的影响。试验方法规定了包括样品的直径、振幅和频率在内的标准试验条件,以及试验液体和其容器。如果有合理的文献依据,本标准允许对一些试验条件有过偏差,以适用特殊目的的试验。

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图1  超声波气蚀系统示意图

       

       为了解决这一难题,中原内配股份有限公司选购了我们公司生产的超声波气蚀自动控制系统设备,该设备具有功率大,投资少、安装简易、实验效果稳定等特点;具有实时监测、调整、显示和时间控制功能。

       1.完全按照美国材料试验协会ASTM G32-10标准设计制造。

       2.样品振幅大小,用户可根据要求进行调整。

       3.测试液温度可实时监控和调整,保证实验的准确性。

       4.样品测试的间隔时间用户可根据需求设定。

       5.样品振幅、频率参数可实时显示、监控和调整。

       6.超声振动稳定,可靠,发热量小。

       7.系统各参数均经过标准检验,其测量结果具有很强可比性。


二、项目主要技术指标     

       1)整体设备符合美标ASTM:G32-10

       2)驱动电源时间控制器控制范围可调,最大设定时间150小时以上

       3)恒温装置温度可调,可调范围23-100℃,任意可调,误差允许±2℃

       4)测试容器加盖,避免液体蒸发,若液体低于某个位置时,可自动进行补液,达到上限时自动停止,否则,系统报警,停止工作,并记录已工作的时间。

       5)容器直径230mm以上

       6)换能器通压缩空气冷却

       7)设备具有温度偏离报警,液面过低报警,报警后自动停机,并记录工作时间

       8)试验工具头按照美标ASTM:G32-10执行


三、项目运行实施

       该项目已于2014年3月份在河南中原内配股份有限公司正式投入运行,至目前为正,运行一切正常。通过设定超声波设备的最佳功率及现场设备运行的要求,对客户实验起到了很好的效果。

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图2  超声波气蚀现场示意图

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图3  超声波气蚀系统中控界面


四、项目应用体会

       本设备采用杭州国彪超声设备有限公司(旗下杭州成功超声电源技术有限公司)生产的智能数控超声波UESC204DN设备,通过系统集成设计达到用户要求。本设备主要应用于实验室、研究所和生产厂商,对材料的抗磨性能做测量,比较和评价。此系统具有自动开机频率搜索,运行过程中自动跟踪频率,功率可调整等,如果设备出现问题可以及时断电,避免对整体控制系统造成影响。整个设备操作方面,无需设备开机前进行设置,全自动实现控制要求,系统稳定、可靠。