Мощное ультразвуковое колебание
Cтраница 2
Под действием ультразвуковых колебаний ускоряется протекание некоторых химических процессов за счет образования радикалов и других активных молекул. Мощные ультразвуковые колебания используют для диспергирования некоторых веществ и получения коллоидных растворов. При их воздействии ускоряются процессы мойки и обезжиривания. [16]
Упругие колебания с частотой более 16 000 Гц называются ультразвуком. Мощные ультразвуковые колебания низкой частоты 18 - 30 Гц и высокой интенсивности используются в производстве для технологических целей: очистка деталей, сварка, пайка металлов, сверление. Более слабые ультразвуковые колебания используются в дефектоскопии, в диагностике, для исследовательских целей. [17]
Упругие колебания и акустические волны, особенно ультразвукового диапазона, широко применяют в технике. Мощные ультразвуковые колебания низкой частоты применяют для локального разрушения хрупких прочных материалов ( ультразвуковая долбежка); диспергирования ( тонкого измельчения твердых или жидких тел в какой-либо среде, например жиров в воде); коагуляции ( УТУ НИЯ ЧПГТПП пршвсзаа. [18]
Ультразвуковые колебания и волны широко применяются в практике. Под воздействием мощных ультразвуковых колебаний успешно реализуются многие технологические процессы, такие как резка хрупких материалов, сварка пластмасс, очистка поверхностей, коагуляция взвешенных частиц и многие другие. [19]
Ультразвуковые методы получения эмульсий практически применимы к любым веществам и в последнее время приобретают практическое значение в ряде отраслей промышленности. С помощью мощных ультразвуковых колебаний ускоряются мойка и обезжиривание деталей. Это особенно важно для мелких деталей, например деталей часовых механизмов и шарикоподшипников. Небольшие загрязнения и пылинки, остающиеся на их поверхности, так же как и неточность изготовления, могут существенно влиять на эффективность их работы. Ультразвуковая очистка позволяет полностью удалять загрязнения из самых незначительных пор, трещин, углублений и отверстий даже в деталях очень сложной конфигурации. Кави-тационные явления, возникающие в моющем растворе, сообщают большие ускорения частицам загрязнений, которые, таким образом, легко отделяются от поверхности изделия. Это ускоряет и улучшает процесс очистки. [20]
Приводимая ниже систематизация не претендует на полноту отражения отраслей использования ультразвука в промышленности. В табл. 1 приведены основные характеристики ультразвуковой аппаратуры, генераторов и излучателей мощных ультразвуковых колебаний, используемых в промышленности. Из табл. 1 следует, что для получения мощных ультразвуковых колебаний в качестве преобразователей энергии используются преобразователи, основанные на магпитострик-ционноы и пьезоэлектрическом эффектах. Кроме того, магнитострикцион-ные вибраторы позволяют получать относительно низкочастотные ультразвуковые колебания, порядка десятков килогерц, в то время как пьезоизлучатели обычно употребляются лишь для частот свыше сотни килогерц. За последние годы все большее и большее распространение получают излучатели из тптаната бария. Во многих случаях они целиком вытесняют применявшиеся раньше для получения высоких частот ультразвуковых колебаний пьезо-кварцевыс излучатели. Для большинства физических явлений, возникающих при воздействии мощных ультразвуковых колебаний, таких, как мойка, сверление, диспергирование, наилучшие эффекты достигаются при возникновении в рабочей среде кавитации. А так как кавитация возникает при больших интенсивностях излучения, то для излучателя с поверхностью, например, 500 см требуется генератор мощностью не менее 1 кет. Ввиду этого подобные мощности генераторов являются наиболее оптимальными прп использовании ультразвука в промышленных целях, где требуется озвучение значительных объемов для достижения достаточной производительности той илп иной ультразвуковой установки. [21]
Ультразвуковую обработку кристаллизующегося слитка из алюминиевых и магниевых сплавов обычно осуществляют в зависимости от размеров слитка посредством одной или нескольких волноводно-излучающих систем с индивидуальным питанием от генератора ультразвука. На рис. 191, г уже была показана схема обработки круглого слитка мощными ультразвуковыми колебаниями. В этом случае излучатель ультразвука погружают в жидкую ванну слитка лишь настолько, чтобы осуществить контакт с расплавом. [22]
 |
Волновой спектр.| Ультразвуковые генераторы. [23] |
Источником ультразвуковых волн являются пластинки из горного хрусталя или кварца, обладающие свойством утолщаться либо становиться тоньше под действием переменного тока, генерируя ультразвук той же частоты, какую имеет переменное поле. Толщина применяемых пластинок обычно колеблется от нескольких миллиметров до 1 см. Хотя кристаллы других веществ ( например, сегнетовой соли) и способны производить более мощные ультразвуковые колебания, чем кварцевые кристаллы, применяются они реже из-за малой прочности. [24]
Приводимая ниже систематизация не претендует на полноту отражения отраслей использования ультразвука в промышленности. В табл. 1 приведены основные характеристики ультразвуковой аппаратуры, генераторов и излучателей мощных ультразвуковых колебаний, используемых в промышленности. Из табл. 1 следует, что для получения мощных ультразвуковых колебаний в качестве преобразователей энергии используются преобразователи, основанные на магпитострик-ционноы и пьезоэлектрическом эффектах. Кроме того, магнитострикцион-ные вибраторы позволяют получать относительно низкочастотные ультразвуковые колебания, порядка десятков килогерц, в то время как пьезоизлучатели обычно употребляются лишь для частот свыше сотни килогерц. За последние годы все большее и большее распространение получают излучатели из тптаната бария. Во многих случаях они целиком вытесняют применявшиеся раньше для получения высоких частот ультразвуковых колебаний пьезо-кварцевыс излучатели. Для большинства физических явлений, возникающих при воздействии мощных ультразвуковых колебаний, таких, как мойка, сверление, диспергирование, наилучшие эффекты достигаются при возникновении в рабочей среде кавитации. А так как кавитация возникает при больших интенсивностях излучения, то для излучателя с поверхностью, например, 500 см требуется генератор мощностью не менее 1 кет. Ввиду этого подобные мощности генераторов являются наиболее оптимальными прп использовании ультразвука в промышленных целях, где требуется озвучение значительных объемов для достижения достаточной производительности той илп иной ультразвуковой установки. [25]
Возможности технического применения различных металлургических эффектов, описанных выше, очевидны. Однако механизм некоторых явлений еще недостаточно ясен ввиду небольшого количества исследований в этой области. Следует надеяться, что ближайшие годы принесут нам еще целый ряд новых открытий но промышленному использованию мощных ультразвуковых колебаний для целей интенсификации металлургических процессов и улучшения качества металлов и сплавов. [26]
Мощные ультразвуковые колебания находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. В настоящее время в промышленности используются ультразвуковая очистка и обезжиривание различных изделий. Ультразвук применяется для получения высокодисперсных эмульсий, диспергирования твердых тел в жидкости, коагуляции аэрозолей и гидрозолей, дегазации жидкостей и расплавов. Установлено влияние мощных ультразвуковых колебаний на структуру и механические свойства кристаллизующегося расплава. [27]
Обработка дефектоскопическими материалами составляет основную часть процесса контроля. Пропитку пенетрантом выполняют погружением в ванну, намазыванием кистью. Во всех случаях пенетрант оставляют на поверхности на 10 - 20 мин для лучшего его проникновения в полость дефектов. Существуют способы интенсификации пропитки, например воздействие мощными ультразвуковыми колебаниями, повышенным давлением. Пропитка в вакууме способствует удалению воздуха из полости дефекта и более глубокому проникновению пенетранта. [28]
Известно много конструкций излучателей пластинчатого типа. Предпочтение в последние годы отдается излучателям со сложной формой резонатора. Излучатель состоит из корпуса /, к которому крепится патрубок 8 с соплом 2, осуществляющим плавный переход жидкости в небольшое диаметральное отверстие. Резонаторы расположены так, что в радиальном направлении стержни одного из них соответствуют прорезям другого. Вытекая из сопла, они ударяются в отражатель 3, а затем в резонаторы. Вибрируя с высокой частотой, резонаторы возбуждают в СОЖ мощные ультразвуковые колебания широкого спектра. [29]
Увеличение эффективности и экономичности процессов, рациональное конструирование ультразвуковых установок, определение оптимальных технологических режимов требуют глубокого проникновения в их физическую картину и понимания их механизма. К сожалению, как это нередко бывает в новых быстро развивающихся областях техники, физическое обоснование не удовлетворяет требованиям практики; наука отстает от техники. Было бы неверным считать, что в соответствующих направлениях публикуется мало работ: количество отдельных исследований, посвященных физическим аспектам технологического применения ультразвука, достаточно велико, но подавляющее большинство относится к частным, узко практическим вопросам. И только в двух монографиях советских авторов, посвященных ультразвуковой сварке1 и ультразвуковому резанию 2, имеются сводные данные, охватывающие физику этих процессов. Отсутствуют также работы, в которых рассматривалась бы специфика мощных ультразвуковых колебаний. Это отставание фронта физических исследований от требований ультразвуковой техники характерно для уровня научных работ во всем мире. В последние годы в Советском Союзе развернуты исследования в области физики и техники мощного ультразвука, начиная от принципов и аппаратов для его получения и кончая изучением конкретных механизмов воздействия ультразвука на вещество. [30]
Страницы: 1 2 3