Механизм воздействия на поверхность материалов при изнашивании в условиях ультразвуковой кавитации
Аннотация
Проведены две серии опытов на отожжённых сплавах: технической меди, латуни Л60 и алюминиевом сплаве АМг4,0. В первой серии цилиндрические образцы из указанных материалов сначала осаживали на прессе до разных степеней деформации, затем разрезали образцы и измеряли их микротвёрдость в районах, примыкающих к центру образца. По результатам первой серии опытов строили калибровочные графики — зависимости микротвёрдости от интенсивности деформаций. Во второй серии экспериментов проводили испытания этих же сплавов на кавитационное изнашивание на ультразвуковом магнитострикционном вибраторе в пресной воде при частоте колебаний концентратора равной 22 кГц и амплитуде колебаний его торца около 28 мкм. В течение инкубационного периода изнашивания проводили регистрацию максимально достижимого значения микротвёрдости. По полученному максимальному значению микротвёрдости с калибровочных графиков «снимали» значение критической степени деформации, соответствующее началу разрушения поверхности при кавитационном воздействии. Указанное значение деформации, позволило произвести оценку жёсткости напряжённого состояния поверхности металлов при кавитационном воздействии на ультразвуковом магнитострикционном вибраторе. Полученные значения коэффициентов жёсткости напряжённого состояния позволили сделать вывод, что кавитационного воздействие на поверхность материала при его испытании на ультразвуковом магнитострикционном вибраторе осуществляется посредством ударов микроструй.
Литература
Погодаев Л. И., Шевченко П. А. Гидроабразивный и кавитационный износ судового оборудования. — Л.: Судостроение, 1984. — 263 с.
Gravalos, I., Kateris, D., Xyradakis, P., Gialamas, Th. Cavitation erosion of wet-sleeve lin-ers: Case study // Journal of Middle European Construction and Design of Cars (MECCA). — 2006. — Vol. IV. — No. 3. — p. 10–16.
Георгиевская Е. П. Кавитационная эрозия гребных винтов и методы борьбы с ней. — Л.: Судостроение. — 1978. – 206 с.
Цветков Ю. Н. Кавитационное изнашивание металлов и оборудования. – СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. – 155 с.
Sreedhar B. K., Albert S. K., Pandit A. B. Cavitation damage: Theory and measurements – A review // Wear. — 2017. — V. 372–373. — P. 177–196. https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.12.009
Петров А. И., Скобелев М. М., Ханычев А. Г. Исследование сравнительной стойкости и кавитационной эрозии образцов материалов и покрытий проточной части гидромашин // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». — 2015. — № 2. — С. 128–137. https://doi.org/10.18698/0236-3941-2015-2-128-137
Kwok C. T., Man H. C., Cheng F. T., Lo K. H. Developments in laser-based surface engi-neering processes: with particular reference to protection against cavitation erosion // Surface and Coatings Technology. — 2016. — No. 291. — P. 189–204. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.02.019
Qiao Y., Cai X., Chen Y., Cui J., Tang Y., Li H., Jiang Z. Cavitation erosion properties of a nickel-free high-nitrogen Fe-Cr-Mn-N stainless steel // Materials and technology. — 2017. — Vol. 51. — No. 6. — P. 933–938. https://doi.org/10.17222/mit.2017.034
Momeni S., Tillmann W., Pohl M. Composite cavitation resistant PVD coatings based on NiTi thin films // Materials and Design. — 2016. — No. 110. — P. 830–838. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.08.054
Standard test method for cavitation erosion using vibratory device. ASTM 2010. G32-10.
Vyas B, Preece C. M. Stress produced in a solid by cavitation // Journal of Applied Physics. — 1976. — V.47. — No 12. — P. 5133–5138. https://doi.org/10.1063/1.322584
Okada T., Iwai Y. A study of cavitation bubble collapse pressures and erosion, Part 1: A method for measurement of collapse pressures // Wear. — 1989. — V. 133. — P. 219–232. https://doi.org/10.1016/0043-1648(89)90037-9
Tsvetkov Y., Gorbachenko E., Fiaktistov Y. Hardening Peculiarities of Metallic Materials During Wear Under Ultrasonic Cavitation. In: Murgul V., Pukhkal V. (eds) International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2019. EMMFT 2019. Advances in Intelligent Systems and Compu-ting, vol. 1258, рр.409–420, Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57450-5_35
Кулёмин А. В., Кононов А. В., Стебельков И. А. Повышение усталостной прочности деталей путём ультразвуковой поверхностной обработки // Проблемы прочности. — 1981. — №1. — С. 70–74.
Марков А. И., Озерова М. А., Устинов И. Д. Применение ультразвука при алмазном выглаживании деталей // Вестник машиностроения. — 1973. — №9. — С. 57–61.
Абрамов О. В., Хорбенко И. Г., Швегла И. Г. Ультразвуковая обработка материалов М.: Машиностроение, 1984. — 280 с.
McLean D. Mechanical properties of metals. Wiley; First Edition, 1962, 403 p.
Дель Г. Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твёрдости. — М.: Машиностроение, 1971. — 199 с.
Колмогоров В. Л. Напряжения, деформации, разрушение. – М.: Металлургиздат, 1970. – 196 с.
Смирнов-Аляев Г. А. Механические основы пластической обработки металлов. – Л.: Машиностроение, 1968. – 272 с.
Bowden E. P., Brunton J. H. // Proceedings of Royal Society, London. – A282. – 1964. – V. 331. – P. 549–565.
Vyas B., Preece C. M. Cavitation erosion of face centered cubic metals// Metallurgical Transactions A. – 1977 June. – V.8A. – P. 915–923. https://doi.org/10.1007/bf02661573
Copyright (c) 2022 Научные проблемы водного транспорта
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
