Aquí, presentamos un protocolo detallado de un nuevo enfoque para la realización de impacto placa normal inversa a temperatura elevada y el impacto combinado de presión y corte de placa. El enfoque implica el uso de un calentador de bobina resistiva de nalgas-fin para calentar una muestra celebrada en el front-end de un casquillo a prueba de calor a la temperatura deseada.
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Artículo de método
Elevada temperatura Normal y combinado de la presión de corte placa impacto experimentos mediante un sistema de calentador de Sabot de nalgas-final
En este artículo
Resumen
Resumen
Se presenta un nuevo enfoque para realizar experimentos de impacto de placa normal o combinada de corte de presión a prueba de temperaturas hasta 1000 ° C. El método permite experimentos de impacto placa de temperatura elevada orientados sondeo dinámico comportamiento de materiales bajo extremos de termomecánica, mientras mitiga varios especiales experimentales retos al realizar experimentos similares utilizan el enfoque de impacto convencional de la placa. Adaptaciones personalizadas se realizan en el extremo trasero de un cañón de gas de una etapa en la Case Western Reserve University; estas adaptaciones incluyen una pieza de extensión de precisión fabricada en acero SAE 4340, que está estratégicamente diseñado para acoplar el cañón existente mientras que proporciona una alta tolerancia coincida con el agujero y chavetero. La pieza de extensión contiene un cilíndrico vertical calentador-pozo, que alberga a un conjunto del calentador. Una bobina resistiva calentador-cabeza, capaz de alcanzar temperaturas de hasta 1200 ° C, se une a un vástago vertical con grados axial/rotación de las libertades; Esto permite muestras metal delgadas en el front-end de un sabot a prueba de calor para calentar uniformemente todo el diámetro a las temperaturas de prueba deseado. Calentando la placa flyer (en este caso, la muestra) al final recámara del cañón en vez de en el extremo de destino pueden evitarse varios críticos desafíos experimentales. Estos incluyen: 1) severos cambios en la alineación de la placa de la blanco durante el calentamiento debido a la expansión térmica de los varios componentes de la Asamblea de sostenedor de destino; 2) los desafíos que se presentan debido a los elementos de diagnóstico, (es decir., rejas olográficas del polímero y sondas ópticas) están demasiado cerca de la Asamblea de destino climatizada; 3) los retos que se presentan para apuntan las placas con una ventana óptica, donde las tolerancias cruciales entre la muestra, enlace de capa y la ventana cada vez más difícil mantener a altas temperaturas; 4) en el caso de combinar compresión cizalladura placa impacto experimentos, la necesidad de rejillas de difracción resistentes de alta temperatura para la medición de la velocidad transversal de la partícula en la superficie libre del destino; y 5) limitaciones impusieron a la velocidad de impacto es necesaria para la interpretación inequívoca de la velocidad de superficie libre medida versus Perfil de tiempo debido a la térmica de ablandamiento y posiblemente rendimiento de las placas limitadoras de destino. Mediante la utilización de las adaptaciones antes mencionadas, presentamos los resultados de una serie de experimentos de impacto de placa normal de geometría inversa en el aluminio de pureza comercial en un rango de temperaturas de la muestra. Estos experimentos muestran disminución de velocidades de partículas en el Estado afectado, que son indicativas de ablandamiento del material (disminución en la tensión de flujo de la producción) con aumento de la temperatura de la muestra.
Introducción
En aplicaciones de ingeniería, los materiales son sometidos a una amplia gama de condiciones, que puede ser estática o dinámica en la naturaleza, juntada con altos niveles de deformación y temperaturas que van desde habitaciones hasta cerca del punto de fusión. Bajo estos extremos termomecánico el comportamiento del material puede variar drásticamente; así, durante casi un siglo, varios experimentos han sido desarrollados destinado a sondear la respuesta dinámica y otras características de comportamiento material mientras que bajo control carga regímenes1,2,3 ,
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Protocolo
1. muestra y preparación de Material
Nota: En el protocolo siguiente, detallaremos los pasos necesarios para la preparación de los materiales de muestra y el blanco, que se utilizará más adelante en un experimento de impacto placa normal de geometría inversa. En esta configuración, un plato de volante (también la muestra), en la parte delantera de un sabot, había lanzado por un cañón de gas de una etapa y al impacto de una placa de destino estacionarias en la cámara de objetivo de la pistola de gas. Un típico volante y destino ensamblaje de la placa que se describe en el siguiente protocolo se muestra esquemáticamente en la
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Resultados
Un 82,5 mm de diámetro, longitud de 6 m, pistola de gas de una etapa en CWRU capaces de aceleración 0,8 kg proyectiles a velocidades de hasta 700 m/s se utilizó en la realización de los experimentos actuales. La figura 5 muestra una fotografía de la instalación del cañón de gas modificado en CWRU. Antes de la cocción, el sabot diseñado personalizado está ubicado dentro de la obra de extensión de calentador, que se muestra en la figura 6
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Discusión
El método y el Protocolo mencionados detallada el procedimiento para realizar correctamente un experimento de impacto placa normal de geometría inversa en las temperaturas elevadas. En este enfoque, hacer modificaciones personalizadas en el cañón en el extremo de alta presión (nalgas) de la pistola de gas existentes en Case Western Reserve University, para una bobina de calentador resistivo con grados de libertad rotacionales y axiales. El sistema de bobina de calentador resistente permite a muestras de aluminio fina, ce.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores desean reconocer el apoyo financiero del Departamento de energía de Estados Unidos a través de la administración ciencia académica Alianza DOE/NNSA (DE NA0001989 y DE NA0002919) en la realización de esta investigación. Por último, los autores desean agradecer a Laboratorio Nacional Los Álamos por su colaboración para apoyar los esfuerzos que en las investigaciones actuales y futuras.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Pureza comercial del 99,999% de aluminio policristalino | Goodfellow | AL007970 | Material para la placa del volante (muestra) |
| Acero para herramientas H13 | Centro de fabricación de CWRU | N/A | Material para el portamuestras |
| Tratamiento de la solución y envejecimiento Aleación Inconel 718 | Metales de alta temperatura | N/A | (1.005/1.015)" de diámetro x 24", material para la placa de destino |
| Photoresist S1805 | MicroChem | N/A | Material de la fotorresistencia para rejilla holográfica |
| Revelador CD-26 | MicroChem | N/A | Revelador de la fotorresistencia para rejilla holográfica |
| Tubo de aluminio 6063 | McMaster-Carr | 4568T19 | Material para el anillo en el ensamblaje de objetivos |
| Varilla de resina acetálica Delrin (R) negra (4-1/2" de diámetro) | McMaster-Carr | 8576K81 | Material para el soporte de Delrin en el ensamblaje de objetivos |
| Varilla de resina acetálica Delrin (R) blanca (1/4" de diámetro) | McMaster-Carr | 8572K51 | Material para los pines Delrin en el montaje del objetivo |
| Tubo de aluminio 6061 | McMaster-Carr | 9056K24 | Material para el cuerpo en el montaje del proyectil |
| Varilla de aluminio 6061 | McMaster-Carr | 8974K88 | Material para la tapa en el montaje del proyectil Lámina |
| teflón | McMaster-Carr | 8711K98 | Material para la llave |
| LAVA-FF - Alúmina Disco de silicato | Productos Técnicos | CWR-033116-1 | |
| LAVA-FF - Alúmina Tubo de silicato | Productos Técnicos | ALR11515 | |
| Perno de cabeza ranurada de bandeja de alúmina | Ceramco | A83200PANSLT0.500 | |
| 409 N70 Junta tórica Buna-N | La junta tórica Store | B70409 | |
| Loctite Hysol 9412 adhesivo | Loctite | 83107 | |
| Alto Cementos de temperatura | OMEGA Engineering | OB-300 | |
| Epoxi de fraguado extra rápido | Ellsworth | 4001 | |
| Hoja de Mylar | McMaster-Carr | 8567K94 |
Referencias
- Davies, R. M. A critical study of the Hopkinson pressure bar. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 240, 375-457 (1948).
- Kolsky, H. An investigation of the mechanical properties of materials at very high rates of loading. Proceedings of the Physical Society. Section B. 62, 676(1949).
- Gilat, A., Cheng, C. -S.
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Reimpresiones y permisos
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