Technologia konstrukcji ze stopów aluminium

Ćwiczenie 4

EROZJA KAWITACYJNA W STOPACH

ALUMINIUM

Bogumił Myszkowski

BOiJ sem. VI

9.06.2014

1. Cel ćwiczenia

Poznanie charakterystycznych własności fizycznych stopów aluminium, różniących się od innych stopów metali stosowanych w technice (głównie stali konstrukcyjnych niestopowych w tym stali kadłubowych) oraz Sprawdzenie wpływu karbu na badany materiał.

2. Wiadomości podstawowe

Testowanie materiałów tj. mierzenie ubytków masy w jednakowych odcinkach czasu ekspozycji próbek na stanowisku badawczym, z zachowaniem wymaganego całkowitego czasu ekspozycji, pozwala na sporządzenie tzw. krzywych erozji całkowitej. Krzywe te są, podstawą. do wyznaczania większości charakterystyk opisujących skutki działania kawitacji na materiał.

Z krzywej erozji całkowitej można wyznaczyć:

• średnią, głębokość erozji

h =$\frac{\text{ΔV}}{A_{\text{cav}}}$

gdzie

- ΔV - ubytek objętościowy próbki,

- A_cav- pole powierzchni próbki z widocznymi śladami erozji;

• krzywą szybkości niszczenia

V_m =$\ \frac{d(\Delta m)}{\text{dt}}$ lub $\frac{d(\Delta V)}{\text{dt}}$

gdzie

- Δm - ubytek masy;

Dobór materiałów na części maszyn ze względu na warunki i środowisko w jakich one pracują. jest dla wielu konstruktorów ważnym zagadnieniem limitującym intensyfikację procesów roboczych urządzeń. Jest sprawą istotną ażeby uszeregowanie materiałów pod względem ich odporności erozyjnej było prawidłowe (odbywało się według kryteriów poprawnie wybranych).

W przeciwnym przypadku trudno jest porównywać wyniki badan laboratoryjnych z wynikami pracy urządzeń w naturze (chodzi bowiem o zachowanie kinematycznego podobieństwa warunków w laboratorium i w naturze oraz uwzględnienia, iż w pewnych przypadkach początkowa erozja powierzchni staje się "wzbudnikiem" kawitacji).

Z danych liczbowych zawartych w tabelach 3.2.1- 3.2.3 widać, iż ubytek masy próbek zależy od urządzenia, na którym wykonywano badania, co utrudnia porównanie odporności erozyjnej określonej na rożnych stanowiskach badawczych.

3. Badania własne

3.1 Obróbka laserem

Obróbkę cieplno powierzchniową wykonywano przy wykorzystaniu lasera 6000T TRUMPH z głowicą, KUGLER o ogniskowej 200 mm. Zwierciadło segmentowe lasera daje plamkę o wymiarach 24x1 mm. We wszystkich przypadkach ścieżki wykonywano z nakładką ok. 1/3 szerokości wiązki (rys. 4.1.1) (skala 15 mm) na próbkach z blachy o grubości 6 mm ze stali wysokowytrzymałej Armox 500.

W tabeli poniżej przedstawiono parametry obróbki laserem dla poszczególnych próbek i ich konfiguracje.

Do obliczeń przyjęto próbkę numer 3 o parametrach ja pokazano w tabeli powyżej.

WYNIKI HYDROERODOWANIA NA URZĄDZENIU STRUGO-UDERZENIOWYM PRÓBKI "3" ZE STALI ARMOX500 PO OBRÓBE LASEREM

Czas ekspozycji [mm]	Ubytek masy [mg]
0	0
30	0
60	-0,13
90	-0,06
120	0,16
150	0,10
180	0,00
210	0,08
240	-0,06
270	0,31
300	0,21
330	0,54
360	0,84
390	1,33
420	1,54
450	2,20
480	2,73
510	2,93
540	2,93
570	2,95
600	2,91
630	3,23
660	3,02
690	3,54
720	3,85
750	4,05
780	3,74
810	3,87
840	4,07
870	3,62
900	4,17
930	4,02
960	4,25
990	4,9
1020	4,82
1050	4,65
1080	5,00
1110	5,07
1140	4,75
1170	5,06
1200	5,06
1230	4,93
1260	4,81
1290	4,71
1320	4,83
1350	5,00
1380	4,95
1410	5,01
1440	5,16
1470	5,15
1500	4,97
1530	5,03
1560	4,98
1590	5,08
1620	5,23
1650	5,23
1680	5,48
1710	5,64
1740	5,84
1770	6,34
1800	6,22
1830	6,74
1860	6,92
1890	6,99
1920	6,99
1950	7,27
1980	7,22
2010	7,27
2040	7,53
2070	7,74
2100	7,86
2130	8,18
2160	8,31
2190	8,37

4. Wnioski

Uzyskane wyniki, a przede wszystkim zależność ubytku objętościowego próbki i średniej głębokości erozji od czasu, stanowił podstawę do oceny danego materiału ze względu na odporność erozyjną.

Ocenę taką przeprowadza się na ogół przez porównanie krzywych erozji materiału testowanego i wzorcowego, albo przez porównanie wartości obliczonych, zwanych wskaźnikami odporności na erozję kawitacyjną.

WYKRES DLA UBYTKU MASY DLA PRÓBKI NR "3"