СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ КАВИТАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ ПОВЕРХНОСТИ ОБРАЗЦОВ Российский патент 2023 года по МПК G01N21/88 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам количественной оценки эрозионного воздействия кавитации, возникающей при воздействии ультразвукового излучения на жидкие среды, а также для оценки эффективности работы ультразвуковых установок.

Для оценки кавитационной эрозии используются способы, основанные на разрушении образцов под действием колебательных и ударных нагрузок, создаваемых кавитационными пузырьками. Способы испытаний кавитационной эрозии заключаются в размещении образца перед торцевой поверхностью излучателя ультразвуковых колебаний, и создании в зазоре между торцевой поверхностью излучателя и образцом кавитационной области в течение времени, достаточного для проявления эрозии на образце (см. а.с. СССР №520526, МПК G01M 10/00, опубл. 1976 г., патент РФ №2 739 145, МПК G01N 3/56, G01N 3/32, опубл. 2020 г.).

Недостатками данных способов являются трудоемкость процесса и сложность количественной оценки кавитационной эрозии.

Наиболее близким к заявляемому способу является принятый в качестве прототипа экспресс - способ обнаружения зон возникновения, скорости развития эрозии, при котором на прозрачную подложку наносят пленку из непрозрачного материала, подложку устанавливают в зоне кавитации и регистрируют изменение оптических свойств нанесенной на подложку пленки (см. а.с. СССР №384021, МПК G01J 1/00, опубл. 1973 г.).

Недостатками описанного способа являются следующие:

- поскольку непрозрачный материал наносится на прозрачную подложку, кавитационное воздействие распространяется и на материал и на подложку, которая или поглощает, или отражает энергию кавитационных пузырьков (в зависимости от материала подложки), что значительно искажает результаты оценки;

- сложность изготовления и подготовки самих образцов;

- для количественной оценки кавитационной эрозии требуется использование специальных средств обработки полученных образцов.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение регистрации результатов действия кавитационной эрозии и получение их количественной оценки.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе экспресс - оценки кавитационной эрозии поверхности образцов, заключающийся в том, что образец размещают в жидкой среде в зоне воздействия кавитации, согласно изобретению, в зазоре между рабочей поверхностью излучателя и образцом, изготовленным из фольги, создают кавитационную область, в течение времени, достаточного для проявления эрозии на поверхности образца, после проведения обработки образец высушивают и осуществляют сканирование его поверхности в черно-белом цветовом режиме, затем полученное изображение обрабатывают с помощью графического редактора и определяют в процентах площадь окрашенных черным цветом участков, по которой судят о разрушении и деформации поверхности образца.

Изобретение поясняется чертежом, где приведено изображение образца после воздействия кавитационной эрозии. На чертеже показаны: 1 - поверхность исходного образца, 2 - следы воздействия кавитационной эрозии.

Способ экспресс - оценки кавитационной эрозии поверхности образцов заключается в том, что в жидкости образец из металлической, например, алюминиевой фольги размещают в жидкой среде перед рабочей поверхностью излучателя ультразвуковых колебаний. После включения ультразвуковых колебаний в зазоре между рабочей поверхностью излучателя и образцом образуется кавитационная область. Действие кавитации на образец проявляется в виде точечных деформаций и разрушений. Время экспозиции образца выбирают достаточным для проявления эрозии. После обработки образец извлекают из жидкости и высушивают. Его изображение в черно-белом режиме сканируется. В таком режиме сканирования следы кавитационного воздействия отображаются черным цветом, неповрежденные участки металлической фольги - белым. С помощью программы обработки изображений, представляющей собой графический редактор, например, Photo Shop или Photo Paint, на изображении определяется в процентах площадь, занимаемая черным цветом, что соответствует площади разрушений и деформаций образца в числовом выражении.

Способ можно иллюстрировать следующим примером.

На чертеже показано черно-белое изображение поверхности образца, подвергшегося действию кавитационной эрозии. Время экспозиции образца 3 сек. Частота ультразвуковых колебаний составила 22 кГц, а амплитуда колебаний - 12 мкм. Площадь кавитационного воздействия, т.е. площадь участка окрашенного черным цветом, составляет 7, 65% от общей площади образца.

Таким образом, способ оценки кавитационной эрозии позволяет упростить регистрацию результатов действия кавитационной эрозии на поверхность образца и получить их количественную оценку.

Использование: для экспресс-оценки кавитационной эрозии поверхности образцов. Сущность изобретения заключается в том, что образец, изготовленный из фольги, размещают в жидкой среде в зоне воздействия кавитации, при этом в зазоре между рабочей поверхностью ультразвукового излучателя и образцом создают кавитационную область при частоте 22 кГц и амплитуде 12 мкм ультразвукового излучения в течение времени, достаточного для проявления эрозии на поверхности образца, после проведения обработки осуществляют сканирование его поверхности, затем полученное изображение обрабатывают и судят о разрушении и деформации поверхности образца, при этом после высушивания образца сканирование его поверхности осуществляют в черно-белом цветовом режиме с помощью графического редактора, а о разрушении и деформации его поверхности судят, определяя в процентах площадь окрашенных черным цветом участков, при этом ультразвуковую обработку образца проводят в течение трех секунд. Технический результат: упрощение регистрации результатов действия кавитационной эрозии и получение их достоверной количественной оценки. 1 ил.

Способ экспресс - оценки кавитационной эрозии поверхности образцов, заключающийся в том, что образец, изготовленный из фольги, размещают в жидкой среде в зоне воздействия кавитации, при этом в зазоре между рабочей поверхностью ультразвукового излучателя и образцом создают кавитационную область при частоте 22 кГц и амплитуде 12 мкм ультразвукового излучения в течение времени, достаточного для проявления эрозии на поверхности образца, после проведения обработки осуществляют сканирование его поверхности, затем полученное изображение обрабатывают и судят о разрушении и деформации поверхности образца, отличающийся тем, что после высушивания образца сканирование его поверхности осуществляют в черно-белом цветовом режиме с помощью графического редактора, а о разрушении и деформации его поверхности судят, определяя в процентах площадь окрашенных черным цветом участков, при этом ультразвуковую обработку образца проводят в течение трех секунд.