Durchführung von erhöhter Temperatur Normal und kombinierte Druck-Shear Platte folgen Experimente über eine Verschluss-End Sabot-Heizsystem

Summary

Hier präsentieren wir Ihnen ein detailliertes Protokoll eines neuen Ansatzes für die Durchführung von erhöhter Temperatur umgekehrte normale Platte Auswirkungen und kombinierte Druck und Scherplatte Auswirkungen. Das Konzept beinhaltet die Verwendung einer Beckenendlage-End ohmsche Spule Heizung, eine Probe am Front-End-eine hitzebeständige Sabot auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen.

Abstract

Ein neuer Ansatz für die Durchführung von normalen bzw. kombinierte Druck-Shear Platte Auswirkungen Experimente bei Test Temperaturen bis 1000 ° C wird vorgestellt. Die Methode ermöglicht erhöhter Temperatur Platte wirkenden Experimente richtet sich sondieren dynamisches Verhalten von Materialien unter thermomechanischen Extreme, und mehrere spezielle Experimentelle Herausforderungen während der Durchführung ähnliche Experimente mit Hilfe des herkömmlichen Platte Auswirkungen Ansatzes. Benutzerdefinierte Anpassungen sind bis zum Verschluss-Ende einer einstufigen Gas-Pistole an der Case Western Reserve University; Diese Anpassungen umfassen eine Präzision bearbeitet Verlängerungsstück, hergestellt aus Stahl SAE 4340, die strategisch ausgelegt ist, die bestehenden Gewehrlauf zu Paaren, und bietet gleichzeitig eine hohe Toleranz übereinstimmen, der Bohrung und Nut. Das Verlängerungsstück enthält einen vertikale zylindrische Heizung-gut, beherbergt eine Heizeinheit. Einen resistiven Spule Heizung-Kopf, erreichen Temperaturen bis 1200 ° C ist mit einer vertikalen Stamm mit axial/Rotations Grad Freiheiten verbunden; Dadurch können dünne Metall Exemplare am Front-End-eine hitzebeständige Sabot gleichmäßig über den Durchmesser den gewünschten Test-Temperaturen erhitzt werden. Durch Erhitzen der Flyer-Platte (in diesem Fall die Probe) am Verschluss-Ende der Gewehrlauf anstelle von Ziel-Ende, können mehrere kritische Experimentelle Herausforderungen abgewendet werden. Dazu gehören: 1) schwere Veränderungen in der Ausrichtung der Zieltafel während der Erwärmung durch die thermische Ausdehnung der verschiedenen Bestandteile der Halter Zielbaugruppe; (2) Herausforderungen, die durch die Diagnose Elemente entstehen (i.e., Polymer holographische Gitter und Einkoppeloptiken) wird zu nah an der beheizten Zielbaugruppe; (3) Herausforderungen für Zieltafel mit einer optischen Fenster, wo entscheidende Toleranzen zwischen der Probe bond-Schicht, und immer schwieriger, bei hohen Temperaturen beizubehalten; (4) bei der Kombination Kompression-Shear Platte folgen Experimente, die Notwendigkeit einer Hochtemperatur-beständig Beugung Gitterroste für die Messung der transversalen Partikelgeschwindigkeit an der freien Oberfläche des Ziels; und 5) Beschränkungen auf die Aufprallgeschwindigkeit für eindeutige Interpretation der gemessenen freien Oberfläche Geschwindigkeit versus Zeitprofil durch thermische Erweichung und möglicherweise von den umgebenden Zieltafel nachgeben. Durch die Nutzung der oben genannten Anpassungen, präsentieren wir die Ergebnisse aus einer Reihe der umgekehrte Geometrie normaler Teller Auswirkungen Experimente auf kommerzielle Reinheit Aluminium in einer Probe Temperaturbereich. Diese Experimente zeigen abnehmende Teilchen Geschwindigkeiten im belasteten Zustand, die bezeichnend für Material weich sind (Abnahme der Post-Ausbeute Fließspannung) mit steigender Temperatur der Probe.

Introduction

In technischen Anwendungen unterliegen Materialien eine Vielzahl von Bedingungen, die statisch oder dynamisch in der Natur, gepaart mit hoher Verformung und Temperaturen im Bereich von Raum in der Nähe des Schmelzpunktes von sein kann. Unter diesen extremen thermomechanischen kann das Materialverhalten drastisch variieren; So wurden über fast ein Jahrhundert, mehrere Experimente ausgerichtet in Richtung sondieren das dynamische Verhalten und/oder andere Merkmale des Materialverhaltens während unter kontrollierten Regime^1,2,3 Laden entwickelt ^{, 4}

Protocol

1. Probe und Vorbereitung des Materials

Hinweis: Im folgenden Protokoll erläutern wir die notwendigen Schritte zur Vorbereitung der Probe und Ziel Materialien, die später in eine umgekehrte Geometrie normaler Teller Impact-Experiment verwendet werden. In diesem Setup wird eine Flyer-Platte (auch die Probe), statt an der Front ein Sabot, über eine einstufige Gas Waffe gestartet und gemacht, eine stationäre Zieltafel, untergebracht in der Ziel-Kammer der Gas-Waffe zu beeinflussen. Eine typische Flyer und Ziel Platte Montage in das folgende Protokoll beschrieben ist schematisch in Abbildung 1dargestellt.

Results

Eine 82,5 mm Bohrung, 6 m Länge, einstufigen Gas Waffe auf Home-fähig Beschleunigung 0,8 kg Projektile auf Geschwindigkeiten von bis zu 700 m/s wurde in der vorliegenden Experimente verwendet. Abbildung 5 zeigt ein Foto von der modifizierten Gas-Pistole-Anlage am CWRU. Vor feuern befindet sich der benutzerdefinierten gestaltete Sabot innerhalb der Heizung Verlängerungsstück, in Abbildung 6dargestellt. Das Verlängerungsstück trägt.......

Discussion

Die Methode und das Protokoll genannten ausführlichen Verfahren für die richtig Ausführung eine umgekehrte Geometrie normaler Teller Impact-Experiment bei erhöhten Temperaturen. Bei diesem Ansatz stellen wir benutzerdefinierte Änderungen an den Gewehrlauf Hochdruck (Beckenendlage) Ende der bestehenden Gas-Waffe auf Case Western Reserve University, um einen resistiven Heizspirale mit Axial- und rotatorische Freiheitsgrade zu beherbergen. Das Ohmsche Heizung Spulensystem ermöglicht dünne Aluminium Exemplare, statt an der F.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
99,999% kommerzielle Reinheit polykristallines Aluminium	Goodfellow	AL007970	Material für Flyerplatte (Probe)
H13 Werkzeugstahl	Fertigungszentrum von CWRU	N / A	Material für den Probenhalter
Lösung behandeln & altern Inconel 718 Legierung	High Temp Metals	N / A	(1,005 / 1,015) "Durchmesser x 24", Material für Zielplatte
Fotolack S1805	MicroChem	N/A	Material des Fotolacks für holographische
Gitter Entwickler CD-26	MicroChem	N/A	Entwickler für den Fotolack für holographisches Gitter
Aluminium 6063 Rohr	McMaster-Carr	4568T19	Material für den Ring in der Target-Baugruppe
Schwarz Delrin (R) Acetalharz Stab (4-1/2" Durchmesser)	McMaster-Carr	8576K81	Material für den Delrin-Halter in der Target-Baugruppe
Weißer Delrin (R) Acetalharzstab (1/4" Ø)	McMaster-Carr	8572K51	Material für die Delrin-Stifte in der Zielmontage
Aluminium 6061 Rohr	McMaster-Carr	9056K24	Material für den Körper in der Projektilmontage
Aluminium 6061 Stab	McMaster-Carr	8974K88	Material für die Kappe in der Projektilmontage
Teflonblech	McMaster-Carr	8711K98	Material für den Schlüssel
LAVA-FF - Aluminiumoxid Silikatscheibe	Technische Produkte	CWR-033116-1
LAVA-FF - Aluminiumoxid-Silikatrohr	Technische Produkte	ALR11515
Aluminiumoxid-Pfanne Schlitzschraube	Ceramco	A83200PANSLT0.500 409
N70 Buna-N O-Ring	Der O-Ring Store	B70409
Loctite Hysol 9412 Klebstoff	Loctite	83107
Hoch Temperatur Zemente	OMEGA Engineering	OB-300
Extra schnell abbindendes Epoxidharz	Ellsworth	4001
Mylar Blatt	McMaster-Carr	8567K94