Yüksek sıcaklık Normal yürütülmesi de basınç-makaslama plaka etkisi deneyler makat uç Sabot kalorifer sistemi ile kombine

Çok ilgi çeken bir soru şudur: Metallerin dinamik kesme direnci, basınçtaki değişikliklere ve uygulanan gerinim oranlarına nasıl tepki verir? Dinamik malzeme karakterizasyonu alanındaki bu önemli soru ve diğerleri, geleneksel yaklaşımda mevcut olan çeşitli deneysel varyasyon kaynaklarını da azaltan bu teknikle ele alınabilir. Bu yöntem öncelikle malzemelerin yüksek sıcaklıkta basınç ve/veya kesme direncinin araştırılması için tasarlanmış olsa da, dinamik kayma ve spall gibi çalışmalar için de uygulanabilir.

Case Western Reserve Üniversitesi'ndeki gaz tabancası, altı metre uzunluğunda ve 82,5 milimetre çapında, tek kademelidir. Bir bölüm, bu deney için silahta özel bir modifikasyon barındırıyor. Değişiklikler bu şemada temsil edilmektedir.

Bir ısıtma sistemi mevcut tabanca namlusu ile eşleşir, böylece özel ısıya dayanıklı sabotun önünde tutulan numune, 1000 santigrat dereceyi aşan istenen sıcaklıklara ısıtılabilir. Ek değişiklikler hedef oda ucundadır. Orada, bir fotonik doppler velosimetre probu, hedef plakanın arka yüzeyinin hızını hassas bir şekilde ölçer.

Tetik ve eğim tanılama sinyalleri, hedef plakanın ön yüzeyindeki voltaj önyargılı pimlerden gelir. İlk adım, deney için örnek ve hedef oluşturmaktır. Numuneleri yüksek saflıkta polikristal alüminyum kullanarak oluşturun.

Eşit aralıklı delikler numuneyi sabitlemek içindir. Şimdi yüzey düzlüğünü kontrol edin. Numuneyi bir optik daire ile temas edecek şekilde yerleştirin, ardından ikisini yeşil bir monokromatik ışık kaynağının altına yerleştirin.

Yüzey özelliklerine bağlı olarak kavisli ve aralıklı ışık bantlarını gözlemleyin. Numune çapı boyunca üç veya daha az ışık bandı görünüyorsa, yüzey yeterince düzdür. Deney ayrıca bir hedef plaka ve alüminyum halka gerektirir.

Hedef plakaları çökeltme sertleştirilmiş alaşımlı çubuktan yapın. Halkayı bir alüminyum borudan ayırın ve parlatmadan önce içine altı eşit aralıklı yuva açın. Buna benzer bir montaj oluşturmak için hedef plakayı ve alüminyum halkayı bir araya getirin.

Ardından, düzeneği hedef tutucu halkaya monte edin. Tamamlandığında, montaj, tetiğe ve eğim teşhis devresine bağlanmak için bakır pimler içerecektir. Yüzüğü hedef tutucuya monte edin.

Isıya dayanıklı sabotun bileşenlerini toplayın. Bunlara numune tutucu, numune ve alümina vidaları dahildir. Ayrıca alümina silikat lav kaya tüpü ve kapaklı alüminyum gövde tüpünü de içerir.

Şimdi kapakla çalışın. Kapağın bir delikli cıvatası vardır. Olukları bir sızdırmazlık O-ringine ve PTFE anahtarına sahiptir.

Altından bir termo-çift tel geçirin. Kapağı alüminyum borunun arkasına yapıştırmak için epoksi kullanın. Alüminyum tüpün ön tarafında epoksi, lav kaya tüpü.

Termokupl telini kapaktan tüplerden numune tutucuya çekin ve numune tutucuyu lav tüpüne yapıştırın. Çimento kuruduktan sonra numuneyi alümina vidalarla numune tutucuya sabitleyin. Devam etmeden önce, numunenin ön yüzeyinin düzlüğünün değişmediğinden emin olun.

Şimdi çarpma odasındaki gaz tabancası ile çalışmaya başlayın. Silah namlusunun üzerindeki bir çubuğa üç eksenli bir hareket aşaması monte edin. Sahneye hassas bir optik hizalama prizmasına sahip bir prizma tutucu takın.

Ardından, numune plakasının üzerine bir ilk yüzey aynası bantlayın. Ardından sabotu ve silah namlusunu, numune dışarı bakacak şekilde konumlandırın. Hedef haznede, hedefin üzerine bir ilk yüzey aynası yerleştirin ve hedef tutucu tertibatını yerine yerleştirin.

Prizmayı, hedef ve numune plakaları ile aynaları arasında olacak şekilde dikkatlice döndürün. Plakaların kaba bir şekilde hizalanmasını sağlamak için dağınık bir ampul kullanın. Prizmanın tüm yüzeylerinden ampulün tek bir sürekli yansıyan görüntüsünü elde etmek için sahneyi ayarlayın.

Bir otomatik kolimatör yardımıyla ince hizalama elde etmeye devam edin. Hedef tutucudaki tüm konumlandırma vidalarını sıkın ve hareket tablasını, prizmayı ve aynaları çıkarın. Sabotu gaz tabancasının makat ucuna getirin ve termokupl'u sıcaklık monitörüne bağlayın.

Bu noktada doppler velosimetreyi ayarlayın. Bu, bir alüminyum tüpe epoksilenmiş bir fiber optik odaklayıcı probu gerektirir. Optik odaklayıcıyı tamamen fiber optik bir NDI TDI interferometresine bağlayın.

Şimdi odaklayıcı düzeneğini hedef tutucuya götürün. Bu, gösteri için hedef odanın dışındadır. Odaklayıcıyı desteklemek için arkada takılı olan miktarı kullanın.

Odaklayıcıyı hedefin arka yüzeyine doğrultun. Lazeri açın ve odaklayıcı tertibatındaki vidaları kullanarak odaklayıcı prob konumunu ayarlayın. Uygun ışık bağlantısı ve sinyal optimizasyonu sağlandıktan sonra durun.

Sinyali optimize etmek için değişken oranlı kuplörü referans ve doppler kaydırmalı ışığın yoğunluğuna uyacak şekilde ayarlayın. Tüm hazırlıklar tamamlandıktan sonra, makat hedef odasını kapatın ve silah namlusunu 100 militorr'un altına boşaltın. Isıtıcıyı yerine getirin ve açın.

İstenen numune sıcaklığına ulaşmak için sıcaklığını 100 deree Santigrat artışlarla artırın. Ateşleme boşaltma ve yükleme odalarına basınç uygulayın. Ayrıca sabot yakalayıcıyı çarpma haznesine sabitlediğinizden emin olun.

Her şey yerli yerindeyken, ısıtıcıyı kapatın ve hemen yukarı, ısıtıcı kuyusuna doğru hareket ettirin. Numune yüzeyindeki termokuplun sıcaklığını kaydedin. Buradan normal ateşleme sırasına devam edin.

Bu, tipik bir ters geometri normal plaka darbe deneyi sırasında zamanın bir fonksiyonu olarak kaydedilen voltajın bir örneğidir. Kırmızı iz, voltaj tabanlı pinlerden gelen tetikleme sinyalidir. İlk ve son pimlerin tetikleme süreleri arasındaki fark, çarpma anında maksimum eğimin tahmin edilmesini sağlar.

Arka yüzeye uzunlamasına bir dalga gelir. Siyah sinyal, foton doppler velosimetresi kullanılarak serbest yüzeyin normal hareket teşhisinin sonucudur. Bu grafik, bir dizi sıcaklık için serbest normal yüzey hızıdır.

Veri sembolleri siyahtan kırmızıya gider ve en soğuktan en sıcağa doğru ilk numune sıcaklıklarını temsil eder. İlk keskin yükseliş, şok geliştikçe alüminyum numunenin hedefle olan arayüzündeki gerilimi ile ilgilidir. Plato, numune ile hedef arasındaki empedans eşleşmesinden kaynaklanır.

En yüksek serbest yüzey hızının en düşük sıcaklıkla ilişkili olduğunu ve hızların artan sıcaklıkla azaldığını unutmayın. Bu, farklı test koşulları altında numunenin olası termal yumuşamasını önerir. Daha ilginç bir sonuç, ticari saflıkta polikristalin magnezyum üzerinde gerçekleştirilen ters geometri normal plaka darbe deneylerinden elde edilen normal serbest yüzey parçacık hızı izini gösteren şekil 16'da görülebilir.

Sonuçlar, 23 ila 610 santigrat derece aralığında artan sıcaklıklarla şok platosunda monoton olarak azalan parçacık hızlarını göstermektedir. Bununla birlikte, bu seviyenin üzerindeki sıcaklıklarda, yani 617 ve 630 santigrat derecelerde, bu eğilimin tersine döndüğü açıkça gözlemlenebilir. Parçacık hızındaki bu artış, numune malzemesinin şok empedansında bir artışa işaret eder.

Ayrıca, malzemenin elastik sabitlerinin artan sıcaklığın bir fonksiyonu olarak azaldığını varsayarsak, bu durumda şok empedansındaki bir artış, numune malzemesinin akma dayanımında ve/veya plastik modülünde bir artış olduğunu gösterir. Şok platosundaki parçacık hızındaki artışa, parçacık hızı izindeki ilk yükseliş boyunca parçacık hızı seviyelerinde bir artışın eşlik ettiği görülebilir, bu da numune malzemesinin başlangıç plastisitesi sırasında numune hedef arayüzünün stres seviyeleri ile ilişkilidir. Şekil 17, test sonrası numunelerin çarpma yüzeyinin enine kesitlerinin mikrograflarını göstermektedir.

Görüntüler, artan sıcaklığın bir sonucu olarak mikro yapı üzerinde göze çarpan iki etki göstermektedir. Birincisi, artan numune sıcaklığı ile tane olgunlaşmasıdır. Görüntüler ayrıca ikiz bant oluşumlarında bir değişiklik olduğunu göstermektedir.

23 ila 500 santigrat derece arasında değişen sıcaklıklara karşılık gelen görüntülere dikkatlice bakıldığında, artan sıcaklıkla birlikte ikiz bantlarda net bir azalma gözlenir. Bununla birlikte, daha yüksek sıcaklıklarda, yani 610, 617 ve 630 santigrat derecede, bu ikiz bantların yeniden ortaya çıkması gözlenir, bu da bu sıcaklık aralığının ikinci ucunda ikiz bant oluşumunun tercih edildiğini gösterir. Test malzemeleri zaten monte edilmişse, bir kez ustalaştıktan sonra bu teknik yaklaşık beş ila altı saat içinde yapılabilir.

Bu prosedürü denerken, düzlük ve paralellik toleranslarının yeterince karşılanabilmesi için numune materyallerini hazırlarken uygun özeni göstermeyi unutmamak önemlidir. Bu prosedürü takiben, dinamik malzeme davranışının çeşitli yükleme hızlarında ve modlarında problanmasını sağlayan eğik plaka darbesi ve basınçlı kesme plakası darbesi gibi benzer yöntemler de gerçekleştirilebilir. Bu videoyu izledikten sonra, geleneksel yaklaşımda mevcut olan çeşitli deneysel zorlukları hafifletmenizi sağlayan yüksek sıcaklıklı bir plaka darbe deneyinin nasıl gerçekleştirileceğini iyi anlamış olmalısınız.