Realização de elevada temperatura Normal e combinados de pressão-tesoura chapa impacto experiências através de um sistema de aquecedor de Sabot culatra-final

Summary

Aqui, apresentamos um protocolo detalhado de uma nova abordagem para a realização de impacto de placa normal inversa de temperatura elevada e impacto combinado placa de pressão-e-tesoura. A abordagem envolve o uso de um aquecedor de bobina resistivo de culatra-final para aquecer uma amostra realizada no front-end de um tamanco resistente ao calor, à temperatura desejada.

Abstract

É apresentada uma nova abordagem para a realização de experiências de impacto de placa tesoura-pressão normal e/ou combinados em teste temperaturas até 1000 ° C. O método permite experimentos de placa-impacto de temperatura elevada voltados para sondar o comportamento dinâmico de materiais sob termomecânico extremos, atenuando vários desafios experimentais especiais enfrentados durante a execução de experimentos semelhantes usando a abordagem do impacto de placa convencional. Adaptações personalizadas são feitas para a culatra-final de uma fase única-injetor de gás na Case Western Reserve University; Estas adaptações incluem um pedaço de extensão de precisão usinadas em aço SAE 4340, que é estrategicamente projetado para acasalar o cano da arma existente, proporcionando uma alta tolerância coincidir com o furo e rasgo de chaveta. A peça de extensão contém um cilíndrico vertical aquecedor-poço, que abriga um conjunto de aquecedor. Uma bobina resistivo-cabeça do calefator, capaz de atingir temperaturas de até 1200 ° C, está ligado a uma haste vertical com graus axial/rotacional das liberdades; Isso permite que amostras de metal finas realizadas no front-end de um tamanco resistente ao calor a aquecer uniformemente em todo o diâmetro para as temperaturas de teste desejado. Aquecendo a placa de passageiro (no caso, a amostra) no final do culatra do cano da arma-em vez de no final do alvo, vários críticos desafios experimentais podem ser evitados. Estes incluem: 1) severas mudanças no alinhamento da placa de destino durante o aquecimento, devido a expansão térmica dos vários constituintes do conjunto de suporte de destino; 2) os desafios que surgem devido os elementos de diagnósticos, (i. e., grades holográfica de polímero e sondas ópticas) sendo demasiado perto para o assembly de destino aquecida; 3) os desafios que surgem para placas de destino com uma janela óptica, onde tolerâncias cruciais entre a amostra, bond camada e janela tornam-se cada vez mais difícil manter a altas temperaturas; 4) no caso de combinado compressão-tesoura chapa impacto experimentos, a necessidade de grades de difração resistentes de alta temperatura para a medição da velocidade de partícula transversal na superfície livre do alvo; e 5) limitações impostas sobre a velocidade de impacto necessária para interpretação inequívoca da velocidade superfície livre medida contra o perfil de tempo devido à térmico suavizando e possivelmente rendimento das placas de destino de delimitador. Utilizando as adaptações mencionadas acima, apresentamos resultados de uma série de experimentos de impacto de placa normal de geometria inversa em alumínio de pureza comercial em uma gama de temperaturas de amostra. Estas experiências mostram diminuindo as velocidades de partículas no estado impactado, que são indicativas de material amolecimento (diminuição de stress pós-rendimento fluxo) com o aumento da temperatura da amostra.

Introduction

Em aplicações de engenharia, materiais estão sujeitos a uma ampla gama de condições, que podem ser estáticas ou dinâmicas na natureza, juntamente com altos níveis de deformação e temperaturas que variam de sala para perto do ponto de derretimento. Sob estes extremos termomecânico o comportamento do material pode variar drasticamente; assim, ao longo de quase um século, vários experimentos foram desenvolvidos voltada para sondar a resposta dinâmica e/ou outras características de comportamento do material sob controlado carregando regimes^{1,2,3 , 4}

Protocol

1. amostra e preparação de Material-alvo

Nota: No protocolo a seguir, detalharemos as etapas necessárias para preparar os materiais de amostra e alvo, que serão utilizados mais tarde em um experimento de impacto de placa normal de geometria inversa. Nesta configuração, um prato de passageiro (também a amostra), realizado na frente de um tamanco, será lançado através de uma arma de gás único estágio e feito para o impacto de uma placa-alvo estacionário alojada na câmara do alvo a arma de gás. Um típico flyer e alvo placa montagem descrita o seguinte protocolo é mostrada esquematicamente na Figura 1.

1. Se....

Results

Furo um 82,5 mm, 6 m de comprimento, injetor de gás único estágio em CWRU capaz de aceleração 0.8 kg projéteis a velocidades de até 700 m/s foi usado em experiências do presente. A Figura 5 mostra uma fotografia da instalação de gás-arma modificada em CWRU. Antes da queima, o tamanco personalizado projetado está alojado dentro da peça de extensão do aquecedor, mostrada na Figura 6. A peça de extensão carrega um vertical bem aquec.......

Discussion

O método e protocolo acima referido detalhado o procedimento para executar corretamente uma experiência de impacto de placa normal de geometria inversa a temperaturas elevadas. Nesta abordagem, fazemos modificações personalizadas para o cano da arma na extremidade de alta pressão (culatra) da arma de gás existente na Case Western Reserve University, para abrigar uma serpentina de aquecimento resistivo com axiais e rotacionais de graus de liberdade. O sistema de bobina de aquecedor resistivo possibilita espécimes de alumí.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
99,999% de pureza comercial de alumínio policristalino	Goodfellow	AL007970	Material para placa de panfleto (amostra)
Aço ferramenta H13	Centro de fabricação de CWRU	N / A	Material para o suporte da amostra
Tratamento de solução e idade Liga Inconel 718	Metais de alta temperatura	N / A	(1,005 / 1,015) "Diâmetro x 24 ", Material para placa alvo
Fotorresistente S1805	MicroChem	N/A	Material do fotorresiste para grade holográfica
Revelador CD-26	MicroChem	N/A	Revelador para fotorresistente para grade holográfica
Tubo de alumínio 6063	McMaster-Carr	4568T19	Material para o anel na montagem do alvo
Haste de Resina de Acetal Black Delrin (R) (4-1/2" Dia.)	McMaster-Carr	8576K81	Material para o suporte Delrin na montagem do alvo
Haste de Resina de Acetal Delrin (R) Branca (1/4" Dia.)	McMaster-Carr	8572K51	Material para os pinos Delrin na montagem do alvo
Tubo de alumínio 6061	McMaster-Carr	9056K24	Material para o corpo na montagem do projétil
Haste de alumínio 6061	McMaster-Carr	8974K88	Material para a tampa na montagem do projétil
Folha de teflon	McMaster-Carr	8711K98	Material para a chave
LAVA-FF - Alumina Disco de silicato	Produtos técnicos	CWR-033116-1
LAVA-FF - Tubo de silicato de alumina	Produtos técnicos	ALR11515
Parafuso de cabeça ranhurada de panela de alumina	Ceramco	A83200PANSLT0.500
409 N70 Buna-N O-ring	Loja	B70409
Loctite Hysol 9412 adesivo	Loctite	83107
Alto Cimentos de temperatura	OMEGA Engineering	OB-300
Epóxi de secagem extra rápida	Ellsworth	4001
Folha de Mylar	McMaster-Carr	8567K94