ASTM G32 캐비테이션 마모시험기
캐비테이션 침식 마모 현상이란 ?
(Cavitiation Erosion ?)
캐비테이션 침식 현상 (Cavitation Erosion)
캐비테이션 침식은 유체 내에서 압력 변화로 인해 발생하는 현상입니다. 유체 흐름이 특정 지점에서 포화 증기압 이하로 떨어지면, 유체 내에 기포가 형성됩니다. 이 기포들은 압력이 다시 상승하는 곳으로 이동하며 매우 짧은 시간 내에 폭발적으로 붕괴 (Implotion)합니다. 이 기포 붕괴 과정에서 엄청난 충격파와 미세한 고속 제트 (micro jet)가 발생하여 주변의 단단한 표면을 지속적으로 타격하고 침식시킵니다.
주요 발생 원리 및 예시
- 기포 형성 (Cavitation): 액체가 빠르게 흐르는 곳에서 압력이 낮아져 액체가 기화합니다. 이 현상 자체를 캐비테이션이라고 합니다.
- 기포 붕괴 (Implosion): 압력이 다시 높아지면, 형성된 기포가 견디지 못하고 터지면서 주변으로 충격파를 방출합니다.
- 침식 (Erosion): 이 충격파와 미세한 제트가 금속이나 기타 재료의 표면을 반복적으로 공격하여 작은 구멍이나 손상을 일으키고, 시간이 지나면서 심각한 재료 손실을 유발합니다. 이 침식 현상을 캐비테이션 침식 마모 라고 부릅니다.
이 현상은 주로 펌프, 선박 프로펠러, 수력 터빈 등 유체의 빠른 흐름을 다루는 기계 장치에서 흔하게 발생합니다. 프로펠러 날개에 다공성(spongy) 손상이 생기거나, 펌프 임펠러에 작은 구멍이 뚫리는 것이 대표적인 예시입니다
ASTM G32 규격 개요
ASTM G32는 초음파 캐비테이션 침식 마모시험을 위한 국제 표준 시험 방법입니다.
- 목적: 재료 및 코팅의 캐비테이션 침식 마모(Cavitation Erosion) 저항 평가
- 적용 분야: 에너지, 해양, 발전 플랜트, 펌프 및 밸브 소재, 자동차 부품, 코팅 재료 등
- 시험 방식:
- 직접법 (Direct method) – 시편을 소노트로드(Sonotrode)에 직접 부착
- 간접법 (Indirect method) – 시편을 초음파 진동부에서 일정 거리 떨어뜨려 시험
캐비테이션 마모시험기 특징
주요 사양
- 시험 규격: ASTM G32-92 Cavitation Erosion Using Vibratory Apparatus
- 시험 방식: 직접법 / 간접법 선택 가능
- 초음파 발생기: 20 kHz ± 0.5 kHz, 자동 주파수 조정
- 진폭 조절: 25–100 μm (50–100%)
- 시험 시간 및 진동 조건 사용자 설정 가능
- 시편 홀더 및 교환형 지그 제공
시험 데이터
- 시편 중량 감소(Weight Loss) 측정
- 마모율(Erosion Rate) 계산
- SEM, 광학현미경 등과 연계한 표면 손상 관찰 가능
ASTM G32 캐비테이션 마모시험기
위 왼쪽은 초음파진동계 개념 / 위 오른쪽은 초음파 진동계 이미지
캐비테이션 마모시험기 활용 분야
재료 성능 평가
- 스테인리스강, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 등 금속재료
- DLC, 세라믹, 폴리머 코팅층
- 내식성 및 내구성이 중요한 신소재
산업 적용 예
- 발전 플랜트의 터빈 블레이드, 펌프 임펠러
- 해양 구조물, 선박 추진기 부품
- 자동차 엔진 및 유체 시스템 부품
- 수소·에너지 소재 연구
영국 PHOENIX TRIBOLOGY사 => 60년 축적된 Tribology 기술 이론과 시험법
미국 산호세 BRUKER사 => 만능 물성 마찰마모윤활 시험기
한미산업은 1999년부터 미유럽일본의 유명 TRIBOLOGY 시험분석기 제조사와 공동으로 TRIBOLOGY 기술을 유일하게 전문적으로 국내 고객에게 기술지원하고 있습니다.
한미산업
1999년 개업 이후, 지난 30여년간
- 미.일.유럽 소재, Tribology(마찰/마모/윤활/CMP 연마), 스크래치, 고온 경도계, 베어링 시험기, 관련 유명 제조공급사인 BRUKER, PHOENIX Tribology, TABER, SHINTO Heidon, INNOWEP, AMTEC, TRICO사.
- 열분석기 관련 스위스 KEP 그룹의 SETARAM SETSAFE SETSMARMT, 일본 ENEOS MATERIALS사의 수지 열경화 시험기 등
최첨단 장비들을 국내에 소개 및 판매 기술 지원하여 왔으며, 또한 이기술을 바탕으로 일부 품목 제조를 통하여 국산화에도 노력하여 왔습니다. 앞으로도 더욱 노력하여 국내 기술 발전에 이바지 하도록 하겠습니다.
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