多种材料的冲蚀与空蚀交互磨损试验装置的研制及应用

　　流体机械过流部件破坏的主要原因是产生了冲蚀和空蚀磨损，在实际工况中，一般是冲蚀与空蚀磨损并存，其产生的危害比单一冲蚀或空蚀磨损更大。冲蚀和空蚀的联合损伤将更易导致流体机械过流部件发生破坏，产生振动和噪音，造成设备效率降低，频繁大修，甚至短期报废。工程中，由于冲蚀和空蚀交互作用对流体机械磨损的影响因素众多，研究其磨蚀机理不仅需要理论推导，还需试验研究。目前国内还缺乏此类磨损试验装置，该转盘式冲蚀和空蚀交互磨损试验装置，结合模拟流体机械的实际运行工况，能够同时进行几种不同材料的冲蚀磨损、空蚀磨损的单一试验，也能进行不同材料试件的冲蚀与空蚀磨损交互试验。该装置能很好地模拟流体机械转轮离心效果，具有较好的数据重复性与重现性，性能可靠[1 ～ 6]。

　　1 试验装置设计

　　1. 1 试验装置系统结构

　　试验装置的结构示意图如图1 所示。

　　1) 装置主循环系统

　　该系统由供水泵，循环泵，转盘室，变频电机，水箱，电磁流量计，压力测试系统、回水泵以及冷却装置等组成。

　　2) 驱动装置

　　转盘由交流变频电机直接驱动，供水泵、循环泵、回水泵均由单独的电机驱动。

　　3) 压力控制装置

　　4) 流量测量装置

　　5) 试验数据处理装置

　　1. 2 试验装置试验方法

　　1) 试验方法。循环水系统与地下水池联通。

　　该试验在模拟水轮机的实际工况下，试验转盘由电机拖动旋转，含沙水流从喷射箱盖上均布的四只内径为3 mm 的喷嘴直接射向试件，作用在试件上水流相对速度与圆周速度的夹角即为水流相对速度的名义冲蚀角。根据试验的要求，可通过选择喷嘴射流速度与圆周速度不同组合来改变水流的相对速度大小和冲角。磨蚀盘分正、背面，正背面共镶嵌试件十二块，试件表面粗糙度均为1. 6 μm，均布在直径D1 = 300 mm 的圆周上，并设有直径为10 mm 的通孔作为空化源，在给定的转盘转速，转盘室压力条件下，由空化源产生空穴正好作用于试件中央，而同时水流正好作用在试件上，使之产生冲蚀和空蚀交互磨损。通过对材料破坏后的形貌分析与磨蚀破坏量( 即失重)测量进行分析比较，分析研究不同材料的冲蚀和空蚀交互磨损机理，来判断各种材料的相对抗磨蚀性能的优劣。

　　转盘结构如图2 所示。该实验的含沙水的流程是一个不断的循环过程，试验开始时，按设定的位置加水并加入沙之后，含沙水经循环泵直接到转盘室，由转盘室出来的水经回水泵回到浑水水箱并冷却。