Využití ultrazvukové kavitace při zpevňování materiálů kovových povrchů

Ing. Janka Styková

Master's thesis

Anotácia:

Diplomová práca sa zaoberá možnosťou využitia ultrazvukovej kavitácie na spevnenie povrchu kovových materiálov. V úvode práce je prevedená rešerš, obsahujúca popis konvenčných metód spevňovania povrchu materiálov, popis javu kavitácie, kavitačnej erózie a popis metód generovania ultrazvukovej kavitácie. V experimentálnej časti práce je uvedený popis použitých materiálov a popis prípravy vzoriek použitých pre meranie. Vlastný experiment obsahuje tri základné fáze. V prvej fáze je prevedená kalibrácia PVDF filmu pomocou pádu guličky. Výsledkom kalibrácie je závislosť medzi napätím generovaným PVDF filmom a jemu odpovedajúca sila. V druhej fáze je prevedené meranie sily interakcie ultrazvukom generovanej kavitácie so vzorkou pomocou PVDF filmu. V tretej fázeje prevedený dlhodobý testúčinku ultrazvukovej kavitácie na povrch jednotlivých vzoriek pre definovanú dobu pôsobenia. Test je prevedený v súlade s normou ASTM G32. Pre jednotlivé vzorky je po definovaných intervaloch pôsobenia kavitácie vyhodnotený úbytok materiálu a zmena tvrdosti povrchu. Tvrdosť povrchu je vyhodnocovaná pomocou tvrdomeru. Výsledky práce ukazujú, že ultrazvukovú kavitáciu možno použiť k spevňeniu povrchu testovaných materiálov.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the possibility of the utilization of the ultrasonically generated cavitation for the improvement of the fatigue strength of metallic materials surfaces. The research in the introductory part includes the description of conventional methods of the fatigue strength improvement, the description of the cavitation phenomena and the cavitation erosion and the description of methods used for the generation of the ultrasonic cavitation. In the experimental part of the work the description of used materials and the description of samples preparation is given. The experiment consists of three steps. In the first step, the calibration of PVDF films using drop ball test is conducted. The calibration results in a relation between the voltage generated by the PVDF film and the corresponding force. In the second step, the measurement of the interaction force between the generated cavitation field and the sample using the PVDF is conducted. In the third step the long term test is realized to evaluate the influence of the ultrasonic cavitation on the samples surface in a defined time period of the cavitation impact. The test is realized in accordance with the ASTM G32 standard. For the individual samples the surface hardness and the mass loss are evaluated after defined periods of the cavitation impact. The surface hardness is measured using the hardness tester. The results show that the ultrasonic cavitation can be used for the improvement of fatigue strength of tested materials.

Kľúčové slová

ultrazvukom generovaná kavitácia, povrchová úprava, tvrdosť podľa Vickersa, PVDF film

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 27. 5. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 16. 6. 2016
• Vedúci: Ing. Miloš Müller, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / odbor:
Mechanical Engineering / Machine and Equipment Systems