Способ определения кавитационной стойкости деталей Советский патент 1990 года по МПК G01N3/56 

//////////////V//////////// //////////////////У//////

31

Изобретение относится к области испытаний на изнашивание и может быть использовано в двигателестрое- нии для определения кавитационной стойкости материала, применяемого для изготовления цилиндровых втулок, головок цилиндров, корпусов турбокомпрессоров и других вибронагруженных, водоохлаждаемых деталей двигателей внутреннего сгорания,

Цель изобретения - повышение точности испытаний за счет учета параметров эксплуатации и свойств материала детали.

На чертеже изображена установка для реализации способа.

Устройство состоит из ультразвукового генератора 1 с магнитострик- ционным вибратором 2 и концентрате- ром 3, испытуемого образца 4, ванны 5 с жидкостью (водой)„ Образец 4 помещен в ванну 5, заполненную жидкостью. К ванне 5 присоединен нагревательный элемент 6 и терморегулятор

Способ реализуется следующим образом. Помещают образец 4 материала детали в ванну 5 с жидкостью, с до- мощью ультрдзвукового генератора J и магнитострикционного .вибратора 2 имитируют реальные условия изнаши- ва.ния. путем возбуждения в образце 4 ультразвуковых колебаний, зада- ют постоянную частоту fc и амплитуду в течение фиксированного времени с помощью нагревательного элемента 6 и терморегулятора 7 задают температуру жидкости в ванне 5, определяю скорость V0 изнашивания образца и напряжения 60 и 6q на поверхности образца материала детали и детали, определяют показатель 6 v кавита- ционной стойкости материала образца из соотношения

&itr

fp-6c

V.-f

а о стойкости детали при ее колебании с частотой f0 судят по предельно допустимому времени Т„ работы:

пр

h np -бчю Я f,-6/

f h

-плотность материала;

-предельно допустимая глубина разрушения.

Q

5

0 5

Q ., о 5

004

Кроме того, постоянную частоту колебаний поверхности поддерживают путем стабилизации тока и напряжения, подаваемых на генератор колебаний.

Приме р. Определяют кавитаци- онную стойкость шести образцов различных материалов (чугуна серого с пластинчатой формой графита, чугуна легированного с пластинчатой формой графита, чугуна вермикулярного, чугуна высокопрочного с шаровидной формой графита, хромистой стали марки СТ 34ХМ и алюминиевого сплава марки АЛ4). Испытания проводят на ультразвуковом генераторе с магнито- стрикционным вибратором, образцы материалов опускают в ванну с водой на глубину 4 мм, мощность генератора составляет 1 ,6 кВт,частота f0 колебаний образца 20 кГц,амплитуда колебаний Ас 0,01 мм, а напряжение на торцовой поверхности образца 235 MFa стали 34ХМ.

Для втулок цилиндров двигателей внутреннего сгорания частоту колебаний fo и напряжение можно определять по известным формулам, а предельно допустимую глубину разрушения hn задают равной 0,75h , где п - толщина втулки цилиндра, м.

Результаты определения предельно допустимого времени работы втулки дизеля J24H15/18 приведены в таблице.

Приведенные в таблице данные, полученные на основе обработки экспериментальных материалов, показывают, что скорость износа образцов и ка- витационная стойкость чугуна существенно зависят от его плотности.. Например , повышение плотности чугуна с 6,45 до 6,61, т.е. всего на 2,5%, приводит к повышению кавитационной стойкости в 2,5 раза.

Предельно допустимое время работы втулок дизеля 12ЧН15/18 также сильно зависит от кавитационной стойкости и для приведенных в таблице значений лежит в пределах 750-21200 ч, т.е. раз0 личие достигает 28,3 раза.

Формула изабретения

Способ определения кавитационной стойкости деталей,заключающийся в том, что помещают образец материала детали

5 в ванну с жидкостью, имитируют реальные условия изнашивания путем вибра- 1ции поверхности образца материала с постоянной частотой, и амплитудой в

51538

течение фиксированного времени, а по параметру износа образца судят о ка- витационной стойкости детали в реальных условиях эксплуатации, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний, определяют показатель навигационной стойкости образца материала из соотношения

10

fo&o Vo f

а в качестве параметра износа образца определяют предельно допустимое время Т„рработы15

т h пр- бус- р

где Ь„р - предельно допустимая глубина разрушения, м- f0 и tt)- частота колебаний образца

детали, c f ;

V0 - скорость изнашивания образца, м/с;

напряжения на поверхности образца и детали, кгс/мг; плотность материала, кг/м3.

Изобретение относится к испытаниям на изнашивание и может быть использовано в двигателестроении для определения кавитационной стойкости материала, применяемого для изготовления цилиндровых втулок, головок цилиндров, корпусов турбокомпрессоров и др. вибронагруженных деталей. Цель изобретения - повышение точности испытаний за счет учета параметров эксплуатации и свойств материала детали. Возбуждают в образце 4 ультразвуковые колебания, определяют показатель σ_ус кавитационной стойкости материала образца σ_ус=(F_O^.Σ_O)/(V_Oρ), а о стойкости детали судят по предельно допустимому времени T_пр работы: T_пр=(H_прσ_ус^.ρ)/F_дσ_д, где F_о и F_д - частота колебаний образца и детали

V₀ - скорость изнашивания образца

σ_о и σ_д - напряжения на поверхности образца и детали

ρ - плотность материала

H_пр - предельнодопустимая глубина разрушения. 1 ил., 1 табл.

Пластинчатая

То же Вермикулярная

Шаровидная

Хромистая Литой, АП4

14,4

8,6 6,95

2,78

1,04 10,0

2,4

6,0 7,0

17,0

57,5 6,3

820

2200 2570

6360

21200 750