상승 된 온도 정상 고 불 감 증-엔드 송탄 히터 시스템을 통해 압력 전단 플레이트 영향 실험 결합

가장 흥미로운 질문은 다음과 같습니다 : 금속의 동적 전단 저항은 압력 및 적용된 변형률의 변화에 어떻게 반응합니까? 동적 재료 특성화 분야 및 기타 분야에서 이 중요한 질문은 이 기술을 통해 해결할 수 있으며, 이는 기존 접근 방식에 존재하는 몇 가지 실험적 변동 원인도 완화합니다. 이 방법은 주로 재료의 고온 압축 및/또는 전단 저항을 조사하기 위해 설계되었지만 동적 슬립 및 스폴과 같은 연구에도 적용할 수 있습니다.

케이스 웨스턴 리저브 대학교(Case Western Reserve University)의 가스총은 길이 6m, 구경 82.5mm의 1단 가스총입니다. 한 섹션에는 이 실험을 위해 총에 대한 사용자 지정 수정이 있습니다. 수정 사항은 이 회로도에 표시되어 있습니다.

가열 시스템은 기존 포신과 짝을 이루어 맞춤형 내열 나막신 전면에 있는 샘플을 섭씨 1000도를 초과하는 원하는 온도로 가열할 수 있습니다. 추가 수정은 타겟 챔버 끝에 있습니다. 거기에서 광자 도플러 속도계 프로브는 타겟 플레이트의 후면 표면의 속도를 정확하게 측정합니다.

트리거 및 틸트 진단 신호는 타겟 플레이트의 전면에 있는 전압 바이어스 핀에서 나옵니다. 첫 번째 단계는 실험을 위한 샘플과 대상을 만드는 것입니다. 고순도 다결정 알루미늄을 사용하여 샘플을 만듭니다.

같은 간격의 구멍은 샘플을 고정하기 위한 것입니다. 이제 표면 평탄도를 확인합니다. 샘플을 광학 평면과 접촉시킨 다음 두 개를 녹색 단색 광원 아래에 놓습니다.

표면 특징에 따라 구부러지고 간격이 있는 빛 띠를 관찰합니다. 샘플 직경 전체에 걸쳐 3개 이하의 광 대역이 보이는 경우 표면이 충분히 평평합니다. 이 실험에는 타겟 플레이트와 알루미늄 링도 필요합니다.

강수 경화 합금 막대에서 타겟 플레이트를 만드십시오. 알루미늄 튜브에서 링을 절단하고 연마하기 전에 6개의 동일한 간격의 슬롯을 뚫습니다. 타겟 플레이트와 알루미늄 링을 함께 끼워 이와 유사한 어셈블리를 만듭니다.

그런 다음 타겟 홀더 링에 어셈블리를 장착합니다. 완료되면 어셈블리에 트리거 및 틸트 진단 회로에 연결하기 위한 구리 핀이 포함됩니다. 타겟 홀더에 링을 장착합니다.

내열 나막신의 구성 요소를 모으십시오. 여기에는 샘플 홀더, 샘플 및 알루미나 나사가 포함됩니다. 또한 알루미나 규산염 용암 암석 튜브와 캡이 있는 알루미늄 본체 튜브가 포함되어 있습니다.

이제 캡으로 작업하십시오. 캡에는 아이 볼트가 있습니다. 홈에는 밀봉 O-링과 PTFE 키가 있습니다.

열전대 와이어를 바닥을 통해 배선합니다. 에폭시를 사용하여 캡을 알루미늄 튜브 뒷면에 부착합니다. 알루미늄 튜브의 전면에는 용암 암석 튜브가 에폭시로 되어 있습니다.

튜브를 통해 캡에서 열전대 와이어를 샘플 홀더로 당기고 샘플 홀더를 용암 튜브에 부착합니다. 시멘트가 건조된 후 알루미나 나사를 사용하여 샘플을 샘플 홀더에 고정합니다. 계속하기 전에 샘플 앞면의 평탄도가 변경되지 않았는지 확인하십시오.

이제 임팩트 챔버에서 가스건으로 작업을 시작하십시오. 포신 위의 막대에 3축 모션 스테이지를 장착합니다. 스테이지에 정밀 광학 정렬 프리즘이 있는 프리즘 홀더를 부착합니다.

그런 다음 샘플 플레이트 위에 첫 번째 표면 거울을 테이프로 붙입니다. 그런 다음 샘플이 바깥쪽을 향하도록 나막신과 총신을 배치합니다. 타겟 챔버에서 타겟에 첫 번째 표면 미러를 놓고 타겟 홀더 어셈블리를 제자리에 놓습니다.

프리즘을 타겟 및 샘플 플레이트와 미러 사이에 놓도록 조심스럽게 회전합니다. 확산 전구를 사용하여 플레이트를 대략적으로 정렬합니다. 스테이지를 조정하여 프리즘의 모든 표면에서 전구의 단일 연속 반사 이미지를 얻습니다.

자동 시준기의 도움으로 미세 정렬을 달성하십시오. 타겟 홀더의 모든 포지셔닝 나사를 조이고 모션 스테이지, 프리즘 및 미러를 제거합니다. 나막신을 가스건의 후미 끝으로 옮기고 열전대를 온도 모니터에 연결합니다.

이 시점에서 도플러 속도계를 설정합니다. 이를 위해서는 알루미늄 튜브에 에폭시화된 광섬유 포커서 프로브가 필요합니다. 광학 포커서를 모든 광섬유 NDI TDI 간섭계에 연결합니다.

이제 초점 장치 어셈블리를 대상 홀더로 가져갑니다. 이것은 시연을 위해 표적 챔버 밖에 있습니다. 후면에 부착된 양을 사용하여 포커스를 지지하십시오.

초점기를 목표물의 후면에 조준합니다. 레이저를 켜고 초점 장치 어셈블리의 나사를 사용하여 초점 장치 프로브 위치를 조정합니다. 적절한 광 결합 및 신호 최적화를 달성한 후 중지합니다.

가변 비율 커플러를 조정하여 참조 및 도플러 이동 광의 강도와 일치하도록 신호를 최적화합니다. 모든 준비가 완료되면 브리치 표적 챔버를 밀봉하고 포신을 100밀리토르 미만으로 대피시킵니다. 히터를 제자리로 옮기고 전원을 켭니다.

원하는 시료 온도에 도달하기 위해 섭씨 100데리씩 온도를 높입니다. 발사 덤프와 적재 챔버에 압력을 가하십시오. 또한 나막신 포수를 임팩트 챔버에 고정하십시오.

모든 것이 제자리에 있는 상태에서 히터를 끄고 즉시 히터 웰 쪽으로 위쪽으로 이동합니다. 샘플 표면에서 열전대의 온도를 기록합니다. 여기서부터 일반 발사 순서를 계속합니다.

이것은 일반적인 역 기하학 법선 플레이트 충격 실험 중에 시간 함수로 기록된 전압의 예입니다. 빨간색 트레이스는 전압 기반 핀의 트리거 신호입니다. 첫 번째 핀과 마지막 핀의 트리거 시간 차이를 통해 임팩트 시 최대 기울기를 추정할 수 있습니다.

종파가 뒤쪽에 도착합니다. 검은색 신호는 광자 도플러 속도계를 사용하여 자유 표면의 정상 모션 진단의 결과입니다. 이 플롯은 온도 범위에 대한 자유 수직 표면 속도에 대한 것입니다.

데이터 기호는 검은색에서 빨간색으로 표시되며, 이는 가장 낮은 초기 샘플 온도에서 가장 따뜻한 샘플 온도를 나타냅니다. 초기의 급격한 상승은 충격이 진화함에 따라 대상과의 경계면에서 알루미늄 샘플의 응력과 관련이 있습니다. 고원은 샘플과 타겟 사이의 임피던스 일치로 인해 발생합니다.

가장 높은 자유 표면 속도는 가장 낮은 온도와 관련이 있으며 온도가 증가함에 따라 속도가 감소합니다. 이는 다양한 테스트 조건에서 샘플의 열 연화 가능성을 시사합니다. 더 흥미로운 결과는 그림 16에서 볼 수 있는데, 이는 상용 순도 다결정 마그네슘에 대해 수행된 역 기하학 법선 플레이트 충격 실험에서 얻은 수직 자유 표면 입자 속도 추적을 보여줍니다.

그 결과, 충격 고원에서 입자 속도가 단조롭게 감소하면서 온도가 섭씨 23도에서 610도 사이로 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 그러나이 수준을 초과하는 온도, 즉 섭씨 617도 및 630도에서는 이러한 추세의 반전을 명확하게 관찰 할 수 있습니다. 이러한 입자 속도의 증가는 샘플 물질의 충격 임피던스가 증가했음을 시사합니다.

더욱이, 온도 증가의 함수로 재료의 탄성 상수가 감소한다고 가정하면 이 경우 충격 임피던스의 증가는 샘플 재료의 항복 강도 및/또는 플라스틱 계수의 증가를 암시합니다. 충격 고원에서 입자 속도의 증가는 입자 속도 추적의 초기 상승 전반에 걸쳐 입자 속도 수준의 증가를 동반한다는 것을 알 수 있으며, 이는 샘플 물질의 초기 가소성 동안 샘플 대상 계면의 응력 수준과 상관 관계가 있습니다. 그림 17은 테스트 후 시편의 충격 표면 단면을 보여주는 현미경 사진을 보여줍니다.

이미지는 온도 상승의 결과로 미세 구조에 대한 두 가지 눈에 띄는 효과를 보여줍니다. 첫 번째는 시료 온도를 높이면서 곡물을 숙성시키는 것입니다. 이미지는 또한 쌍둥이 띠 형성의 변화를 보여줍니다.

섭씨 23도에서 500도 사이의 온도에 해당하는 이미지를 주의 깊게 살펴보면 온도가 증가함에 따라 쌍둥이 밴드의 명확한 감소가 관찰됩니다. 그러나 더 높은 온도, 즉 섭씨 610도, 617도 및 630도에서는 이러한 쌍둥이 띠의 재출현이 관찰되며, 이는 이 온도 범위의 후반 끝에서 쌍둥이 띠 형성이 선호됨을 시사합니다. 테스트 재료가 이미 조립된 경우 마스터하면 이 기술을 약 5-6시간 내에 완료할 수 있습니다.

이 절차를 시도하는 동안 평탄도 및 평행도 허용 오차가 적절하게 충족될 수 있도록 샘플 재료를 준비할 때 적절한 주의를 기울여야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 사선 플레이트 충격 및 압력 전단 플레이트 충격과 같은 유사한 방법을 수행하여 다양한 하중 속도 및 모드에서 동적 재료 거동을 프로빙할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 기존 접근 방식에 존재하는 몇 가지 실험적 문제를 완화할 수 있는 고온 플레이트 충격 실험을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.