[发明专利]倾斜式旋转盘表面液体撞击‑飞溅性能测试方法

说明书

技术领域

本发明属于固体表面润湿技术领域，具体涉及的是一种固液撞击-飞溅性能测试方法。

背景技术

飞机飞行中机翼会与空中的水滴发生碰撞，碰撞后水滴可能铺展在机翼表面、也可能飞离机翼表面。铺展在机翼表面的水会增加飞机的质量，当温度合适时会出现结冰现象，进而影响飞行安全。飞溅的液滴则可能撞击到飞机的薄弱部位。

单辊快淬法，亦称溶体冷辊旋凝法、连铸薄带法(见图3)。金属溶液喷射在高速旋转的冷却辊表面并在重力、润湿作用下铺展形成熔池；熔池与冷却辊接触的界面层因急剧冷却而凝固，并随冷却辊一起旋转、继续冷却，形成非晶金属薄带；非晶金属薄带自身收缩，在离心力作用下脱离辊轮。熔池中的液体在高速运动过程中有时会脱离冷却辊，飞溅的液滴冷却结晶，使生产效率降低、生产成本增加。部分高粘度、不润湿的合金液体表现出严重的飞溅现象，难以形成非晶金属薄带。

上述两个过程中，液体撞击在高速运动的固体表面，在润湿性能的影响下液体铺展，固体表面与液体之间的热传导使得部分液体降温并凝固成为固体，未凝固的液体飞离固体表面形成飞溅的液滴。影响液滴撞击高速运动固体表面过程的因素包括：1撞击角度，2撞击的相对速度，3液滴与固体表面的温差，4液滴在固体表面的润湿性等。实际过程中是多种因素共同作用的结果，这就需要能够测试各种条件对飞溅性能影响的测试方法。

现在一般采用高速摄像机拍摄撞击过程，进而表征撞击-飞溅性能。在高速运动时撞击-飞溅过程时间短、粘附力对过程的影响较小，造成标准困难。这就需要简单、高效的测试方法标征固体表面润湿性能对固液撞击-飞溅离过程的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新测试方法，测试固液撞击-飞溅过程中撞击角度对飞溅液滴的影响。本测试方法通过设置旋转盘的转速、温度、粗糙度、材质以及液滴的温度、撞击速度等测试参数，能够模拟非晶合金薄带生产过程冷却辊的转速、温度、粗糙度、材质、金属熔液的温度、液体喷射速度等操作参数。本测试方法通过设置旋转盘的倾斜角度，进而模拟液滴的撞击角度，测试各种因素对固液撞击-飞溅过程的综合影响，提高快淬非晶合金薄带生产中的产品质量稳定性。本测试方法能够模拟水滴撞击飞机表面时的撞击参数(撞击速度、撞击角度、机体温度、表面材质等)，从而测试水滴撞击飞机表面时的飞溅性能，提高飞行安全性。

采用的技术方案是：采用倾斜角度可调式旋转盘，高速运动的液滴撞击在转动的旋转盘表面上，撞击瞬间液体所受离心力在水平方向，粘附在旋转盘表面的液滴所受离心力的方向随时间推移而变化，飞溅液滴脱离旋转盘的时刻所受离心力的方向直接影响了其运动轨迹和坠落点，坠落点的位置可以表征液滴撞击-飞溅过程中转速、重力、润湿性等因素对飞溅液滴的综合影响。

1、倾斜式旋转盘表面液体撞击-飞溅性能测试方法，其特征在于，旋转盘的旋转轴与重力方向的夹角能在0°至90°之间调节，液滴撞击在绕中心轴旋转的旋转盘表面上，撞击瞬间液滴所受离心力与水平面平行，在粘附力、离心力和重力作用下液滴飞离旋转盘；以旋转盘上撞击点作为原点记录飞溅液滴落点的空间三维坐标；计算飞溅液滴的落点与液滴降落线的距离s，测试旋转盘的倾斜角度对距离s的影响，表征固体表面润湿性能对固液撞击-飞溅过程的影响。

2、进一步，旋转盘的旋转速度可控，旋转速度小于十万转每秒。

3、进一步，使用电加热装置控制旋转盘温度。

4、进一步，使用旋转盘内部管道通冷却剂的方法控制旋转盘温度。

5、进一步，通过设置旋转盘的转速、温度、粗糙度、材质以及液滴的温度、撞击速度；能够模拟非晶合金薄带生产过程冷却辊的转速、温度、粗糙度、材质、金属熔液的温度、液体喷射速度；通过设置旋转盘的倾斜角度，进而模拟液滴的撞击角度，测试各种因素对固液撞击-飞溅过程的综合影响。