佛山路灯车公司  不同材料路灯车汽蚀性能实验研究   佛山路灯车公司, 佛山路灯车, 佛山路灯车租赁  热能发生器的失效不仅与结构因素有关，与其制造材料也有密不可分的关系。为选择一种成本低、性能好的热能发生器制造材料，本章采用实验研究了四种常用叶轮制造材料的汽蚀性能。通过四种材料的汽蚀速率和加工成本，选择出一种经济可靠的加工材料，同时为后文热流固賴合的研究奠定基础。

     热能发生器原制造材料为ＺＧ１１８Ｎ，使用这种材料会产生严重的失效。从上文汽蚀的数值模拟中发现，热能发生器现场失效的一个主要原因是汽蚀。在现场失效分析中得知汽蚀的产生会造成材料的脱落，脱落严重会使机器工作失效，缩短过流部件使用寿命，甚至引发严重的安全事故。因此，为提高热能发生器工作效能，延长其使用寿命，同时节约成本，采用实验失重法研究四种材料的汽蚀状况，从而选择出一种经济可靠的热能发生器制造材料。

      实验采用高温高压流动腐蚀试验装置进行，主要由电动机、蓋盖、蓋壁、蓋腔、转轮、通气管道等组成。试件悬挂在转轮上，上下两个转轮成９０°交叉安装，转轮之间安装一个满通孔的孔板。实验过程中，蓋腔装满清水，电机带动转轮旋转促使试件和孔板旋转，利用孔板在旋转过程中造成水流的不连续性而形成空穴流场，能最大限度模拟热能发生器在实际运转过程中受汽蚀的状况。装置工作时，由孔板和通入的氮气产生气泡，当气泡在流体的高压作用下，受压缩而溃灭，会产生强大的冲击波打击试件表面，同时在高温高压的作用下造成试件表面材料的脱落，出现失重。

    

     实验条件（１）在签腔中加入清水４５００ｍL  （２）电机转速设置为６５０ｒ／ｍｉｎ，工作压力控制在ＩＭｐａ，温度控制在７０°Ｃ；（３）实验用总时间７２三，每间隔２４三进行称重、观察和拍照；（４）实验中选用铸铁、碳素钢、０Ｃｒｌ３不铸钢、铁合金四种材料，这些材料为目前常用加工大型叶片材料。

     实验中使用设备及仪器,  实验主要在高温高压流动腐蚀仪中进行，实验前需要用超声波清洗机对试件清洗，淸洗后进行烘干，才能用电子称进行称重，为观察汽蚀前后材料的表面形貌需耍用湿微镜进行观察。

      首先对所有材料进行标号区别，实验中循环３次重复一下步骤：（１）将试件进行酸洗，清洗试件表面汽蚀产物，然后用石油酸、酒精进行清洗，用吹风机吹干后放入干燥器中烘干，称重记录；（２）按照编号顺序挂片；（３）放入试验机，设置环境条件：温度７０°Ｃ，转速设置６５０ｒ／ｍｉｎ，充入氮气控制蓋腔内压为为ＩＭＰａ；（４）后取出试件进行称重、观察和拍照。

       对比将实验前试件表面进行拍照，实验中取出观察，和实验前进行对比。 随着实验时间的增加，试件表面颜色在逐渐加深，表面越来越粗糖，表明试件的汽蚀程度在加深；而图３）、４）试件表面有少量的变化但并不明显，尤其是铁合金表面几乎没有变化（黄色部分可能是由于油溃没有清洗干净）；以上说明，铸铁和碳素钢材质的汽蚀情况比不绣钢、镜合金更严重。

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      为观察汽蚀对材料表面造成的破坏情况，这里采用显微镜对试件表面进行放大观察，并与汽蚀实验前的表面形貌进行对比。实验前，铸铁表面平整，只能看见均匀的磨痕；实验后观察到表面形成很多大小不等的球形凹坑，甚至凹坑与凹坑之间的材料脱落形成沟槽。该是因为，材料出现严重汽蚀。汽蚀最开始是在金属表面产生麻点，随后形成蜂窝、沟槽、鱼鱗等形状６０的裂痕。在气泡和液滴的反复冲击作用下形成数目众多的球形凹坑：长时间的汽蚀作用会加深这些凹坑，最终使两相邻坑的凸边出现挤压性断裂，有的会出现穿孔现象。 碳素钢汽蚀后的表面形貌出现大量球形凹坑，这些凹坑的直径大小不等，呈蜂窝状点坑，这是汽蚀破坏开始出现的特征由于碳素钢力学性能优于铸铁，其表面形成的氧化膜比铸铁稍微牢固些，因此汽蚀作用对碳素钢表面的破坏减小。即铸铁己经达到汽蚀严重的程度时，娛素钢表面才出现汽蚀破环现象。 ０Ｃｒｌ３不锈钢汽蚀后的材料表面只出现了少量浅坑状的破坏。汽蚀后的镜合金表面与汽蚀前的表面相差不大，基本上没有什之细小变化。综合以上４种材料汽蚀前后的表面形貌对比发现，铸铁的表面受汽蚀的破坏最严重，碳素钢次之，０Ｃｒｌ３不锈钢较轻，而铁合金基本没有变化。因为铸铁的硬度和初性在４种材料中是最差的，而铁合金的力学性能最好，送说明汽蚀破坏的严重程度与材料的力学性能相关，力学性能较好的材料汽蚀破坏较轻。

      四种材料汽烛速率的测定,  实验中每间隔２４小时取出试件称重，每个试件称重３次，去除其中相差较大的不合理的数据，再取其余数据的平均值，并计算出实验前后的失重量。经过７２小时的汽蚀实验，铸铁最高泵积失重达到１９４．８ｍｇ，碳素钢最高失重达到１８９．３ｍｇ，这两种材料快速失重，表明抗汽蚀性能较差。０Ｃｒｌ３不锈钢最高失重１３．８ｍｇ，铁合金最高失重１．８ｍｇ，相对失重较少，具有良好的抗汽蚀性能。四种材质的试件失重都随时间逐渐增多，但是碳素钢在失重达到一定时间后失重有所减小；铸铁和碳素钢的失重量明显高于不锈钢和镜合金；７２小时的汽蚀结束后铸铁的失重量最大，碳素钢次之，不锈钢和铁合金失重均很小，而镜合金最小。四种材料的汽蚀节速率均随着时间的泵积而呈现上升的趋势。只有碳素钢汽蚀５０后，失重速率开始下降， 最后铸铁的失重速率高于碳素钢，并且这两种材料的失重速率均在３ｍｇ／S左右。而不锈钢和铁合金的失重速率明显低于铸铁和碳素钢，不锈钢最高失重速率为〇．１９ｍｇ／S，而钦．合金的最商失重速率只有０．０２５ｍｇ／S。通过下失重法和深度法计算得到分别采用四种材料制造热能发生器使用寿命，以及在相同的２０年使用年限内的制造费用，对比四种材料的经济性和抗汽蚀性能，得到热能发生器最佳的制造材料.  由于仿真分析中得出热能发生器进口环形流道和叶片轮穀上最容易产生汽蚀，而迭两个部位在叶片上的厚度最薄，因此采用叶片厚度的汽蚀破坏作为热能发生器使用寿命的计算基础。从表６－６中得知虽然铁合金的失重速度最低，但是同样的２０年的使用年限内，铁合金的费用高于不锈钢，且由于铁合金力学性能很好，加Ｘ相对麻烦，不锈钢一台也可以使用２４年，失重速度也明显低于铸铁和碳素钢。因此，从汽蚀性能和经济性综合考虑，选择０Ｃｒｌ３不锈钢；制造热能发生器相对较好。

      通过实验，对比了四种材料的汽蚀性能，得出铸铁的表面受汽蚀的破坏最严重，碳素钢次之，不锈钢较轻，而铁合金基本没有变化。这说明汽蚀破坏的严重程度与材料的力学性能相关，力学性能较好的材料汽蚀破坏较轻。根据计算得到汽蚀速率大小顺序为：铸铁＞碳素钢＞〇Ｃｒｌ３不锈钢＞铁合金。采用失重法和深度法计算得到不同材料制造热能发生器使用参数，根据汽蚀性能和经济性选择了〇Ｃｒｌ３不绣钢作为热能发生器的制造材料。

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