超聲波在氣蝕處理方面的應(yīng)用

摘要：在抗磨（耐磨）材料的研究過(guò)程中，都需要對(duì)材料的抗磨性能做測(cè)量、比較和評(píng)價(jià)。例如潤(rùn)滑油的研發(fā)、葉輪材料的選擇以及離心泵的設(shè)計(jì)等等。 在這個(gè)過(guò)程中，利用超聲波做材料氣蝕性試驗(yàn)，是一個(gè)公認(rèn)的行之有效的方法。超聲波氣蝕系統(tǒng)是通過(guò)大功率超聲波作用于樣品，模擬樣品與液體接觸面的氣蝕現(xiàn)象，進(jìn)而可對(duì)材料的抗氣蝕性進(jìn)行分析，具有功率大，投資少、安裝簡(jiǎn)易、實(shí)驗(yàn)效果穩(wěn)定等特點(diǎn)。大功率振動(dòng)式超聲波氣蝕系統(tǒng)主要由三大部分組成。分別是超聲波振動(dòng)系統(tǒng)，恒溫油浴容器系統(tǒng)和機(jī)架升降系統(tǒng)。 

超聲波振動(dòng)系統(tǒng)是整套設(shè)備最核心的部分，設(shè)計(jì)復(fù)雜，主要為系統(tǒng)提供大功率超聲振動(dòng)，使振幅和頻率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。恒溫油浴容器系統(tǒng)主要是為樣品提供一個(gè)恒溫的液體環(huán)境，以保證樣品測(cè)試的準(zhǔn)確度（溫度變化直接影響氣蝕率）。機(jī)架升降系統(tǒng)用于固定和調(diào)節(jié)整套系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了隔聲功能。

關(guān)鍵詞：抗磨材料，超聲波，氣蝕現(xiàn)象，超聲波氣蝕系統(tǒng)

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本試驗(yàn)方法將使沉浸在液體里高頻振動(dòng)的樣品表面產(chǎn)生氣蝕損傷。在液體里樣品的振動(dòng)將導(dǎo)致氣泡的產(chǎn)生和破裂，而這種氣泡的潰裂將對(duì)樣品表面產(chǎn)生破壞和沖蝕（材料損失）。盡管本試驗(yàn)方法在流動(dòng)系統(tǒng)或水壓機(jī)里氣泡產(chǎn)生的機(jī)制不同，但對(duì)材料的破壞機(jī)制基本相同。因此，本標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)小規(guī)模的、相對(duì)簡(jiǎn)單且易于控制的試驗(yàn)方法，以用來(lái)比較不同材料的抗氣蝕性能，詳細(xì)研究給定材料固有的抗氣蝕性能和其過(guò)程，或在不同試驗(yàn)條件下研究不同的試驗(yàn)變量對(duì)材料產(chǎn)生損傷的影響。試驗(yàn)方法規(guī)定了包括樣品的直徑、振幅和頻率在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件，以及試驗(yàn)液體和其容器。如果有合理的文獻(xiàn)依據(jù)，本標(biāo)準(zhǔn)允許對(duì)一些試驗(yàn)條件有過(guò)偏差，以適用特殊目的的試驗(yàn)。

為了解決這一難題，中原內(nèi)配股份有限公司選購(gòu)了我們公司生產(chǎn)的超聲波氣蝕自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備，該設(shè)備具有功率大，投資少、安裝簡(jiǎn)易、實(shí)驗(yàn)效果穩(wěn)定等特點(diǎn)；具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)整、顯示和時(shí)間控制功能。

1.完全按照美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)ASTM G32-10標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造。

2.樣品振幅大小，用戶可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整。

3.測(cè)試液溫度可實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

4.樣品測(cè)試的間隔時(shí)間用戶可根據(jù)需求設(shè)定。

5.樣品振幅、頻率參數(shù)可實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)控和調(diào)整。

6.超聲振動(dòng)穩(wěn)定，可靠，發(fā)熱量小。

7.系統(tǒng)各參數(shù)均經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，其測(cè)量結(jié)果具有很強(qiáng)可比性。

二、 項(xiàng)目主要技術(shù)指標(biāo)

1）整體設(shè)備符合美標(biāo)ASTM：G32-10

2）驅(qū)動(dòng)電源時(shí)間控制器控制范圍可調(diào)，最大設(shè)定時(shí)間150小時(shí)以上

3）恒溫裝置溫度可調(diào)，可調(diào)范圍23-100℃，任意可調(diào)，誤差允許±2℃

4）測(cè)試容器加蓋，避免液體蒸發(fā)，若液體低于某個(gè)位置時(shí)，可自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)液，達(dá)到上限時(shí)自動(dòng)停止，否則，系統(tǒng)報(bào)警，停止工作，并記錄已工作的時(shí)間。

5）容器直徑230mm以上

6）換能器通壓縮空氣冷卻

7）設(shè)備具有溫度偏離報(bào)警，液面過(guò)低報(bào)警，報(bào)警后自動(dòng)停機(jī)，并記錄工作時(shí)間

8）試驗(yàn)工具頭按照美標(biāo)ASTM：G32-10執(zhí)行

三、 項(xiàng)目運(yùn)行實(shí)施

該項(xiàng)目已于2014年3月份在河南中原內(nèi)配股份有限公司正式投入運(yùn)行，至目前為正，運(yùn)行一切正常。通過(guò)設(shè)定超聲波設(shè)備的最佳功率及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的要求，對(duì)客戶實(shí)驗(yàn)起到了很好的效果。

四、項(xiàng)目應(yīng)用體會(huì)

本設(shè)備采用杭州國(guó)彪超聲設(shè)備有限公司生產(chǎn)的智能數(shù)控超聲波UESC204DN設(shè)備，通過(guò)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)達(dá)到用戶要求。本設(shè)備主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、研究所和生產(chǎn)廠商，對(duì)材料的抗磨性能做測(cè)量，比較和評(píng)價(jià)。此系統(tǒng)具有自動(dòng)開(kāi)機(jī)頻率搜索，運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)跟蹤頻率，功率可調(diào)整等，如果設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)斷電，避免對(duì)整體控制系統(tǒng)造成影響。整個(gè)設(shè)備操作方面，無(wú)需設(shè)備開(kāi)機(jī)前進(jìn)行設(shè)置，全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)控制要求，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。