Keramikas sūkņa nodilumizturības novērtējumi: kas ir svarīgāks — Mosa cietība, HV cietība vai izturība pret lūzumiem?
Ja aktuālā tēma ir keramikas sūkņa nodilumizturība, būtībā ir viens būtisks fakts: neviens tests nesniegs pilnīgu priekšstatu. Tas, kā keramika iztur, ir atkarīgs no gan cietības, gan stingrības kombinācijas, nevis no vienas vai otras.
Mosa skala ir uz skrāpējumiem{0}} balstīta metode materiālu ranžēšanai, pamatojoties uz kuriem var saskrāpēt citus, sākot no talka (1) līdz dimantam (10). Inženierijas keramikas izstrādājumi izdodas patiešām labi: alumīnija oksīda un cirkonija oksīda vērtējums parasti ir no 8 līdz 9, un silīcija karbīds var sasniegt 9,5, tas ir, tieši pirms dimanta.
Mērogs ir viegli saprotams, taču tas ir arī tā lielākais trūkums. Tam ir tikai 10 līmeņi, un atšķirības starp tiem nav konsekventas. Tas nevar atšķirt materiālus, kas visi ietilpst augšējā diapazonā. Moss lieliski darbojas kā pamata skrīninga rīks-tas apstiprina, ka materiāls ir ciets-, taču tas nenorādīs, cik labi tas izturēs laika gaitā.
Vickers cietība (HV): precīzāks nodiluma mērītājs
Vickers cietība izmanto rombveida{0}}piramīdu, lai iespiestu ievilkumu materiāla virsmā; cietību aprēķina pēc šī ievilkuma lieluma. Tas aptver daudz plašāku, detalizētāku diapazonu nekā Mohs. Parastajai sūkņu keramikai tipiskās vērtības ir:
※ Silīcija karbīds: aptuveni 2500 līdz 3000 HV
※ Alumīnija oksīds: aptuveni 1800 līdz 2200 HV
※ Cirkonija oksīds: aptuveni 1200 līdz 1500 HV
Augstāks HV nozīmē labāku izturību pret lokalizētu deformāciju, kas ļauj smiltīm un abrazīvām daļiņām iegriezt virsmās rievas. Slīdošā vai abrazīvā nodiluma gadījumā HV daudz ciešāk atbilst reālajiem-nodiluma rādītājiem nekā Moss. Lielākie keramikas ražotāji-tostarp Kyocera-paļaujas uz Vickers kā savu-nodiluma veiktspējas mērīšanu.
Tomēr HV ir skaidra robeža: tas mēra izturību pret iegrūšanu, nevis pret sitienu vai šokēšanu.
Lūzumu izturība: aizmirstais faktors
Keramikas galvenais trūkums ir tas, ka tā ir trausla. Lūzumu izturība (KIC) norāda, cik labi materiāls iztur plaisu veidošanos{1}}kad ir izveidojusies niecīga plaisa, KIC nosaka, vai tas paliek vietā vai izplatās, līdz daļa sabojājas.
Keramikas sūkņi ne tikai nodarbojas ar lēnu skrāpēšanu no abrazīvām daļiņām. Tie arī uztver atkārtotus triecienus no sabrukšanas kavitācijas burbuļiem, ātrgaitas triecieniem no cietām cietām vielām sūknētajā šķidrumā un mehānisku satricinājumu ikreiz, kad iekārta ieslēdzas vai apstājas. Šajos dinamiskajos apstākļos ar augstu cietību vien nepietiek. Ja stingrība ir pārāk zema, materiāls saplīsīs vai saplīsīs, un nodilums var strauji pieaugt vienas nakts laikā.
Lūk, konsekvents modelis: trauslos materiālos, piemēram, keramikā, nodilumizturība bieži nosaka to, kā nolietojas. Cietībai ir lielāka nozīme kaļamiem materiāliem, bet keramikai ZIK ir daudz lielāks svars, nekā vairums cilvēku saprot.
Kā abi strādā kopā: cietības un stingrības kompromiss
Keramikā materiāli ar augstu cietību parasti ir mazāk izturīgi, un otrādi. Alumīnija oksīds ir cietāks, bet mazāk izturīgs, turpretim cirkonija oksīds ir tikai nedaudz mīkstāks, savukārt tā mehāniskā izturība pret plaisāšanu ir tāda, ka tā plaisu izplatīšanās pretestība var būt 6–8 MPa·m¹ᐟ² vai pat vairāk. Pārbaudot kopā, cirkonija oksīda augstākā izturība efektīvi slēpj keramikas trauslumu, kas parasti samazina izturību, un vairumā gadījumu tiek iegūta izturīgāka sastāvdaļa. Tas noved pie scenārija, kad keramika, kas ir nedaudz stingrāka noteiktā cietības līmenī, visticamāk, darbosies labāk reālos lietošanas apstākļos.
No otras puses, ja jūsu pielietojums ir tīri slīdošs, gandrīz bez triecieniem vai triecieniem, cietāks materiāls saglabās priekšrocības.
Pareiza materiāla izvēle: saskaņojiet īpašības ar apstākļiem
Nav universālas atbildes uz jautājumu, kurš īpašums ir vissvarīgākais-, tas viss ir atkarīgs no tā, kā sūknis faktiski darbojas.
Suspensijas ar cietām daļiņām, vienmērīga plūsma, mazs trieciens: prioritāte ir HV. Silīcija karbīds vai augstas{1}}tīrības pakāpes alumīnija oksīds nodrošina vislabāko veiktspēju taisnā slīdošā{2}}nodiluma gadījumā.
Kavitācija, pulsējoša šķidruma plūsma, bieža sistēmas iedarbināšana un apturēšana, kā arī nepārtraukts liels daļiņu ātrums ir recepte pēkšņai plaisāšanai, ko sauc par sprieguma korozijas plaisāšanu un citiem līdzīgiem lūzumu atteices režīmiem. Šeit galvenā loma ir izturībai pret lūzumiem. Cirkonija un cirkonija -rūdīta alumīnija oksīda (ZTA) materiāliem ir ievērojami labāka izturība pret plaisu veidošanos un izplatīšanos; tādējādi viņi var izvairīties no katastrofāliem negaidītiem neveiksmju scenārijiem.
Kodīga vide: ķīmiskā stabilitāte pārspēj cietību. Ja materiāls reaģē ar to, ko tas sūknē, jebkura cietības mala ātri pazūd.
Vislabāk darbojas praktiska, soli{0}}pa-pieeja:
Izmantojiet Mohs, lai ātri pirmo reizi veiktu{0}}apstipriniet, ka meklējat inženierijas keramiku, nevis zemākas kvalitātes{1}}materiālu.
Izmantojiet HV, lai salīdzinātu līdzīgus materiālus un novērtētu, kā tie izturēs slīdēšanu.
Izmantojiet izturību pret lūzumiem, lai spriestu, vai materiāls var izturēt triecienus, vibrāciju un mainīgās slodzes jūsu sistēmā.
Cietība nosaka, cik ātri sākas nodilums. Stingrība nosaka, kad-un vai-tas beigsies. Izlaidiet vienu no tām, un jūsu nodilumizturības novērtējums ir nepilnīgs.
