СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ КАВИТАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ ПОВЕРХНОСТИ ОБРАЗЦОВ
METHOD FOR RAPID ASSESSMENT OF CAVITATION EROSION OF THE SURFACE OF SAMPLES

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.