Élevé à température normale et combiné pression-cisaillement plaque Impact expériences Via un système de chauffage de Sabot-culasse

Résumé

Nous présentons ici un protocole détaillé d’une nouvelle approche pour la réalisation impact plaque normale inverse à température élevée et combiné plaque de pression et de contrainte de cisaillement. L’approche implique l’utilisation d’un convecteur résistif-culasse pour chauffer un échantillon conservé sur le serveur frontal d’un sabot résistant à la chaleur à la température souhaitée.

Résumé

Une nouvelle approche pour le cisaillement pression normale et/ou combiné plaque impact des expériences à des températures jusqu'à 1000 ° C test est présentée. La méthode permet aux expériences de plaque résistant à température élevée visant à sonder le comportement dynamique des matériaux sous thermomécanique extrêmes, tout en atténuant plusieurs spéciales expérimentales défis tout en effectuant des expériences similaires à l’aide de la méthode impact plaque conventionnelle. Des adaptations personnalisées sont apportées à la culasse d’un canon à gaz-mono-étagé à la Case Western Reserve University ; ces adaptations incluent une rallonge usinées avec précision en acier 4340 SAE, qui est stratégiquement conçu pour s’accoupler le canon existant tout en offrant une tolérance élevée correspondent à l’alésage et rainure de clavette. La rallonge contient un radiateur cylindrique vertical-puits, qui abrite un ensemble de chauffage. Un résistif bobine chauffe-tête, capable d’atteindre des températures de jusqu'à 1200 ° C, est attachée à une tige verticale avec axial/rotation degrés de libertés ; Cela permet des éprouvettes métalliques minces qui s’est tenues sur le serveur frontal d’un sabot résistant à la chaleur pour chauffer uniformément à travers le diamètre pour les températures d’essai souhaitée. En chauffant la plaque circulaire (dans ce cas, l’échantillon) à la culasse du Canon-Canon plutôt qu’à la cible-fin, plusieurs défis expérimentaux critiques peuvent être évitées. Ceux-ci incluent : 1) des modifications graves dans l’alignement de la plaque cible durant le chauffage en raison de la dilatation thermique des plusieurs composants de l’assemblage du support cible ; 2) les défis qui se posent en raison des éléments de diagnostic, (i.e., réseaux holographiques de polymère et les sondes optiques) étant trop proche de l’assembly cible chauffée ; 3) les défis qui se posent pour les plaques de la cible avec une optique fenêtres, où les tolérances cruciales entre l’échantillon, libellés en couche et deviennent de plus en plus difficile de maintenir des températures élevées ; 4) dans le cas de combiné compression cisaillement plaque impact expériences, la nécessité pour les réseaux de diffraction résistant à haute température pour la mesure de la vitesse des particules transversale à la surface libre de la cible ; et 5) restrictions imposées sur la vitesse d’impact nécessaire pour une interprétation sans équivoque de la vitesse surface libre mesurée par rapport à la courbe de temps en raison de la thermique ramollissement et éventuellement céder des plaques cible englobante. En utilisant les adaptations mentionnées ci-dessus, nous présentons les résultats d’une série d’expériences d’impact plaque normale géométrie inversée sur l’aluminium de pureté commerciale à une plage de températures de l’échantillon. Ces expériences montrent diminuant les vitesses des particules dans l’État touché, qui ont une valeur indicatives du matériel ramollissement (baisse de tension de rendement après écoulement) avec augmentation de la température de l’échantillon.

Introduction

Dans les applications d’ingénierie, les matériaux sont soumis à un large éventail de conditions, qui peuvent être statiques ou dynamiques par nature, couplée à des niveaux élevés de déformation et de températures allant de la salle près du point de fusion. En vertu de ces extrêmes thermomécanique le comportement peut varier radicalement ; ainsi, près d’un siècle, plusieurs expériences ont été développées visant à sonder la réponse dynamique et/ou autres caractéristiques du comportement alors que sous contrôle chargement régimes^{1,2,3 , 4}

Protocole

1. échantillon et cibler la préparation du matériel

Remarque : Dans le protocole suivant, nous détaillerons les étapes nécessaires à la préparation du matériel d’échantillon et de la cible, qui sera plus tard utilisé dans une expérience d’impact plaque normale géométrie inversée. Dans cette configuration, une plaque circulaire (aussi l’échantillon), qui s’est tenue à l’avant d’un sabot, sera lancée par un canon à gaz monocellulaire et rendue à l’impact d’une plaque de cible fixe, logée dans la chambre de cible du pistolet à gaz. Un assemblage de plaque typique de voyageur et cible décrit dans le protocole suivant est indiqué schématiquement à....

Résultats

Alésage d’un 82,5 mm, longueur 6 m, Canon à gaz mono-étagés à CWRU capable d’accélération 0,8 kg de projectiles à des vitesses allant jusqu'à 700 m/s a été utilisé dans le cadre de ces expériences. La figure 5 montre une photographie de l’installation mis à jour le gaz-pistolet au CWRU. Avant de déclencher, le sabot personnalisé conçu est logé dans la rallonge de radiateur, illustrée à la Figure 6. La rallonge porte verticale cha.......

Discussion

La méthode et le protocole indiqué ci-dessus détaillée la procédure pour effectuer correctement une expérience d’impact plaque normale géométrie inverse à des températures élevées. Dans cette approche, nous faisons des modifications personnalisées pour le canon à la fin de la haute pression (culasse) du pistolet gaz existant à la Case Western Reserve University, pour abriter un serpentin de chauffage résistif avec degrés de liberté axiales et rotationnels. Le système de serpentin de chauffage résistif permet aux spécimen.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
99,999 % de pureté commerciale aluminium polycristallin	Goodfellow	AL007970	Matériau pour plaque de dépliant (échantillon)
H13 acier à outils	de fabrication de CWRU	N/A	Matériau pour le porte-échantillon
Solution traiter et vieillir l’alliage Inconel 718	Métaux à haute température	N/A	(1.005 / 1.015) « Dia x 24 », Matériau pour plaque cible
Photoresist S1805	MicroChem	N/A	Matériau de la résine photosensible pour réseau holographique
Révélateur CD-26	MicroChem	N/A	Révélateur de la résine photosensible pour réseau holographique
Tube en aluminium 6063	McMaster-Carr	4568T19	Matériau de l’anneau dans l’assemblage de la cible
Tige de résine acétal Delrin (R) noir (4-1/2" Dia.)	McMaster-Carr	8576K81	Matériau pour le support Delrin dans l’assemblage cible
Tige de résine acétal Delrin (R) blanche (1/4" Dia.)	McMaster-Carr	8572K51	Matériau pour les goupilles en Delrin dans l’assemblage
Tube en aluminium 6061	McMaster-Carr	9056K24	Matériau pour le corps dans l’assemblage du projectile
Tige en aluminium 6061	McMaster-Carr	8974K88	Matériau pour le capuchon dans l’assemblage du projectile
Feuille de téflon	McMaster-Carr	8711K98	Matériau pour la clé
LAVA-FF - Alumine Disque en silicate	Produits techniques	CWR-033116-1
LAVA-FF - Tube en silicate d’alumine	Produits techniques	ALR11515
Plateau en alumine Boulon à tête fendue	Ceramco	A83200PANSLT0.500
409 N70 Buna-N O-ring	The O-ring Store	B70409
Loctite Hysol 9412 adhésif	Loctite	83107
High Ciments thermiques	OMEGA Engineering	OB-300
Époxy à prise extra rapide	Ellsworth	4001
Feuille Mylar	McMaster-Carr	8567K94