See töötlemisviis põhineb materjali mehaanilisel toimel. Seda nimetatakse ultraheliks, sest löökide sagedus vastab kuuldamatute helide vahemikule (f = 6-10 5 kHz).

Heli lained on mehaanilised elastsed vibratsioonid, mis võivad levida ainult elastses keskkonnas.

Kui helilaine levib elastses keskkonnas, teostavad materjaliosakesed oma positsioonide ümber elastseid võnkumisi kiirusega, mida nimetatakse võnkumiseks.

Keskkonna paksenemist ja hõrenemist pikilaines iseloomustab liig, nn helirõhk.

Helilaine levimiskiirus sõltub selle kandja tihedusest, milles see liigub. Materiaalses keskkonnas levides kannab helilaine energiat, mida saab kasutada tehnoloogilistes protsessides.

Ultraheliravi eelised:

Võimalus saada akustilist energiat erinevate tehnikate abil;

Lai valik ultrahelirakendusi (alates suurusest kuni keevitamise, kõvajoodisega jootmiseni jne);

Automaatika ja töö lihtsus;

Puudused:

Akustilise energia kallinemine võrreldes teiste energialiikidega;

Vajadus toota ultraheli vibratsiooni generaatoreid;

Vajadus valmistada spetsiaalseid tööriistu, millel on erilised omadused ja kuju.

Ultraheli vibratsiooniga kaasnevad mitmed efektid, mida saab kasutada erinevate protsesside arendamiseks põhiliste efektidena:

Kavitatsioon, st mullide moodustumine vedelikus ja nende lõhkemine.

Sel juhul tekivad suured kohalikud hetkelised rõhud, ulatudes 10 8 N / m2;

Ultraheli vibratsiooni neeldumine aine poolt, mille käigus osa energiast muundatakse soojuseks ja osa kulub aine struktuuri muutmiseks.

Neid efekte kasutatakse:

Erineva massiga molekulide ja osakeste eraldamine mittehomogeensetes suspensioonides;

Osakeste hüübimine (laienemine);

Aine hajutamine (purustamine) ja segamine teistega;

Suurte hõljuvate mullide tekke tõttu vedelike või sulamiste degaseerimine.

1.1. Ultraheli paigaldiste elemendid

Mis tahes ultraheli paigaldus (USU) sisaldab kolme põhielementi:

Ultraheli vibratsiooni allikas;

Akustiline kiirustrafo (rumm);

Kinnitusdetailid.

Ultraheli vibratsiooni (UZK) allikad võivad olla kahte tüüpi - mehaanilised ja elektrilised.

Mehaanika teisendab mehaanilist energiat, näiteks vedeliku või gaasi liikumiskiirust. Nende hulka kuuluvad ultraheli sireenid või viled.

Elektrilised ultraheli testimise allikad muudavad elektrienergia vastava sagedusega mehaanilisteks elastseteks vibratsioonideks. On elektrodünaamilisi, magnetostriktiivseid ja piesoelektrilisi andureid.

Kõige laialdasemalt kasutatakse magnetostriktiivseid ja piesoelektrilisi andureid.

Magnetostriktiivsete muundurite tööpõhimõte põhineb pikisuunalisel magnetostriktiivsel efektil, mis avaldub ferromagnetilistest materjalidest valmistatud metallkorpuse pikkuse muutumises (nende mahtu muutmata) magnetvälja mõjul.

Magnetostriktiivne toime erinevaid materjale erinev. Nikkel ja permendur (rauasulam koos koobaltiga) omavad suurt magnetostriktsiooni.

Magnetostriktiivse anduri pakett on õhukestest plaatidest valmistatud südamik, millele asetatakse mähis, et ergutada selles vahelduvat elektromagnetvälja.

Piesoelektriliste muundurite tööpõhimõte põhineb mõnede ainete võimel muuta oma geomeetrilisi mõõtmeid (paksus ja maht) elektriväli... Piesoelektriline efekt on pöörduv. Kui piesoelektrilisest materjalist plaat allub kokkusurumisele või pinge deformatsioonile, ilmuvad selle servadele elektrilaengud. Kui piesoelektriline element paigutatakse vahelduvasse elektrivälja, deformeerub see keskkonnas põnevaid ultraheli vibratsioone. Piesoelektrilisest materjalist vibreeriv plaat on elektromehaaniline muundur.

Baariumititaanil ja pliitsirkonaat-titaanil põhinevaid piesoelemente kasutatakse laialdaselt.

Akustilistel kiirustrafodel (pikisuunalise elastse vibratsiooni kontsentraatorid) võib olla erineva kujuga(joonis 1.1).

Riis. 1.1. Rummu kuju

Neid kasutatakse anduri parameetrite sobitamiseks koormusega, vibratsioonisüsteemi kinnitamiseks ja ultraheli vibratsiooni sisestamiseks töödeldud materjali piirkonda. Need seadmed on erineva ristlõikega vardad, mis on valmistatud materjalidest, millel on korrosiooni- ja kavitatsioonikindlus, kuumuskindlus ja vastupidavus agressiivsele keskkonnale.

1.2. Ultraheli vibratsiooni tehnoloogiline kasutamine

Tööstuses kasutatakse ultraheli kolmes põhivaldkonnas: jõuga tegutsema protsesside materjaliks, intensiivistamiseks ja ultraheli juhtimiseks.

Jõuline tegevus materjali suhtes

Seda taotletakse mehaaniline töötlemine kõvad ja ülikõvad sulamid, stabiilsete emulsioonide saamine jne.

Kõige sagedamini kasutatakse kahte tüüpi ultraheliravi iseloomulike sagedustega 16-30 kHz:

Mõõtmete töötlemine tööpinkidel tööriistade abil;

Puhastamine vannides vedela keskkonnaga.

Ultraheli masina peamine töömehhanism on akustiline seade (joonis 1.2). See on ette nähtud töövahendi vibreeriva liikumise seadmiseks. Akustilist seadet toidab elektriline ostsillaator (tavaliselt lamp), mille külge on ühendatud mähis 2.

Akustilise üksuse põhielement on elektrivibratsioonide energia magnetostriktiivne (või piesoelektriline) muundur mehaaniliste elastsete vibratsioonide energiaks - vibraator 1.

Riis. 1.2. Ultraheli paigaldamise akustiline seade

Vibraatori võnkumisi, mida mähise magnetvälja suunas muutlikult pikendatakse ja lühendatakse ultrahelisagedusega, võimendab vibraatori otsa kinnitatud kontsentraator 4.

Kontsentraatori külge on kinnitatud terasest tööriist 5, nii et selle otsa ja tooriku 6 vahele jääb tühimik.

Vibraator asetatakse eboniidist korpusesse 3, kuhu juhitakse jooksvat jahutusvett.

Tööriist peab olema ettenähtud avaosa kujuga. Väikseimate abrasiivpulbri teradega vedelik juhitakse otsikust 7 tööriista otspinna ja töödeldava detaili pinna vahele.

Tööriista võnkeotsa otspinnalt omandavad abrasiivsed terad suure kiiruse, löövad detaili pinnale ja löövad sellest välja väikseimad laastud.

Kuigi iga löögi tootlikkus on tühine, on paigaldise tootlikkus suhteliselt kõrge, mis on tingitud tööriista suurest vibratsioonisagedusest (16-30 kHz) ja suurest kiirendusest üheaegselt liikuvate abrasiivsete terade suurest arvust.

Materjalikihtide eemaldamisel toidetakse tööriista automaatselt.

Abrasiivne vedelik juhitakse töötlemisalasse rõhu all ja peseb töötlemisjäätmed minema.

Ultraheli tehnoloogia abil saab teha selliseid toiminguid nagu augustamine, meiseldamine, puurimine, lõikamine, lihvimine jt.

Pindade puhastamiseks kasutatakse ultraheli vanne (joonis 1.3) metallosad korrosioonitoodetest, oksiidkiledest, mineraalõlidest jne.

Ultraheli vanni töö põhineb kohalike hüdrauliliste löökide mõju kasutamisel, mis tekivad vedelikus ultraheli toimel.

Sellise vanni tööpõhimõte on järgmine: toorik (1) sukeldatakse paaki (4), mis on täidetud vedela pesuvahendiga (2). Ultraheli vibratsiooni tekitaja on membraan (5), mis on liimi (8) abil ühendatud magnetostriktiivse vibraatoriga (6). Vann on paigaldatud alusele (7). Ultraheli vibratsiooni lained (3) levivad sisse tööpiirkond kus töötlemine toimub.

Riis. 1.3. Ultraheli vann

Ultraheli puhastamine on kõige tõhusam saasteainete eemaldamisel raskesti ligipääsetavatest õõnsustest, lohkudest ja väikestest kanalitest. Lisaks on selle meetodiga võimalik saada stabiilseid emulsioone sellistest vedelikest, mis ei segune tavapäraste meetoditega nagu vesi ja õli, elavhõbe ja vesi, benseen jt.

UCD -seadmed on suhteliselt kallid, seetõttu on majanduslikult otstarbekas kasutada väikeste osade ultraheli puhastamist ainult masstootmise tingimustes.

Tehnoloogiliste protsesside intensiivistamine

Ultraheli vibratsioon muudab oluliselt mõne keemilise protsessi kulgu. Näiteks polümerisatsioon teatud helitugevuse juures on intensiivsem. Heli tugevuse vähenemisega on võimalik vastupidine protsess - depolümerisatsioon. Seetõttu kasutatakse seda omadust polümerisatsioonireaktsiooni juhtimiseks. Muutes ultraheli vibratsiooni sagedust ja intensiivsust, saate anda vajaliku reaktsioonikiiruse.

Metallurgias viib ultrahelisageduse elastsete võnkumiste sulamisse viimine kristallide märkimisväärse purustamiseni ja kristalliseerumise ajal kogunemise kiirenemiseni, poorsuse vähenemiseni, tahkunud sulamite mehaaniliste omaduste suurenemiseni ja vähenemiseni. gaaside sisalduses metallides.

Ultraheli testimine protsesse

Ultraheli vibratsioonide abil on võimalik pidevalt jälgida tehnoloogilise protsessi kulgu ilma seda tegemata laboratoorsed analüüsid proovid. Sel eesmärgil sõltub helilaine parameetrite sõltuvus füüsikalised omadused keskkond ja seejärel nende parameetrite muutus pärast keskkonnale toimimist piisava täpsusega, et hinnata selle olekut. Reeglina kasutatakse madala intensiivsusega ultraheli vibratsioone.

Muutes helilaine energiat, on võimalik kontrollida erinevate segude koostist, mis ei ole keemilised ühendid. Helikiirus sellistes kandjates ei muutu ja heljumite lisandite olemasolu mõjutab helienergia neeldumistegurit. See võimaldab määrata lisandite protsendi lähtematerjalis.

Helilainete peegeldumisel meediumide vahelisel liidesel ("transilluminatsioon" ultrahelikiirega) on võimalik määrata lisandite olemasolu monoliidis ja luua ultraheli diagnostikaseadmeid.

Järeldused: ultraheli - elastsed lained vibratsioonisagedusega 20 kHz kuni 1 GHz, kuuldamatud inimese kõrv... Kõrgsageduslike akustiliste vibratsioonide tõttu kasutatakse materjalide töötlemiseks laialdaselt ultraheli seadmeid.

Mis tahes ultraheli tehnoloogiline üksus, sealhulgas multifunktsionaalsete seadmete koosseisu kuuluvad energiaallikas (generaator) ja ultraheli vibratsioonisüsteem.

Tehnoloogilistel eesmärkidel kasutatav ultraheli vibratsioonisüsteem koosneb andurist, sobituselemendist ja töövahendist (emitter).

Vibratsioonisüsteemi muunduris (aktiivne element) muundatakse elektriliste vibratsioonide energia ultrahelisageduse elastsete vibratsioonide energiaks ja luuakse vahelduv mehaaniline jõud.

Süsteemi vastav element (passiivne kontsentraator) muudab kiirused ja tagab välise koormuse ja sisemise aktiivse elemendi sobitamise.

Tööriist loob töödeldavasse objekti ultraheli välja või mõjutab seda otseselt.

Ultraheli võnkesüsteemide kõige olulisem omadus on resonantssagedus. See on tingitud asjaolust, et tehnoloogiliste protsesside tõhususe määravad vibratsioonide amplituud (vibratsiooninihete väärtused) ja amplituudide maksimaalsed väärtused saavutatakse siis, kui ultraheli vibratsioonisüsteem on ergastatud resonantssagedusel . Ultraheli vibratsioonisüsteemide resonantssageduse väärtused peavad jääma lubatud vahemikku (multifunktsionaalsete ultraheli seadmete puhul on see sagedus 22 ± 1,65 kHz).

Ultraheli võnkesüsteemi kogunenud energia ja tehnoloogilise mõju jaoks kulutatud energia suhet igaks võnkumisperioodiks nimetatakse võnkesüsteemi kvaliteediteguriks. Kvaliteeditegur määrab võnkumiste maksimaalse amplituudi resonantssagedusel ja võnkumiste amplituudi sõltuvuse olemuse sagedusest (st sagedusvahemiku laiusest).

Välimus Tüüpiline ultraheli vibratsioonisüsteem on näidatud joonisel 2. See koosneb andurist - 1, trafost (kontsentraatorist) - 2, töövahendist - 3, toest - 4 ja korpusest - 5.

Joonis 2-kahe poole lainega võnkesüsteem ja võnkeamplituudide A jaotus ja mehaanilised pinged F

Võnkumiste A ja jõudude (mehaaniliste pingete) F amplituudi jaotus võnkesüsteemis on seisvate lainete kujul (eeldusel, et kaotused ja kiirgus on tähelepanuta jäetud).

Nagu jooniselt 2 näha, on tasapindu, mille nihked ja mehaanilised pinged on alati nullid. Neid lennukeid nimetatakse sõlmedeks. Tasapindu, kus nihked ja pinged on minimaalsed, nimetatakse antinoodideks. Nihke maksimaalsed väärtused (amplituudid) vastavad alati mehaaniliste pingete minimaalsetele väärtustele ja vastupidi. Kaugused kahe kõrvuti asetseva sõlmplaani või antinoodi vahel on alati võrdsed poole lainepikkusega.

Võnkesüsteemis on alati ühendusi, mis tagavad selle elementide akustilise ja mehaanilise ühenduse. Ühendused võivad olla üheosalised, kuid kui on vaja töövahendit vahetada, on ühendused keermestatud.

Ultraheli võnkesüsteem koos korpuse, toitepingeseadmete ja ventilatsiooniavadega teostatakse tavaliselt eraldi üksusena. Järgnevalt, kasutades terminit USA võnkesüsteem, räägime kogu üksusest tervikuna.

Multifunktsionaalsetes ultraheliseadmetes tehnoloogilistel eesmärkidel kasutatav võnkesüsteem peab vastama mitmetele üldnõuetele.

1) töö teatud sagedusvahemikus;

2) Töötage kõigi võimalike koormusmuutustega tehnoloogilise protsessi käigus;

3) tagama nõutava kiirguse intensiivsuse või vibratsiooni amplituudi;

4) omada võimalikult suurt efektiivsust;

5) töödeldud ainetega kokkupuutuvatel ultraheli vibratsioonisüsteemi osadel peab olema kavitatsioon ja keemiline vastupidavus;

6) Kas korpusel on jäik kinnitus;

7) peab olema minimaalsete mõõtmete ja kaaluga;

8) Ohutusnõuded peavad olema täidetud.

Joonisel 2 kujutatud ultraheli võnkesüsteem on kahe poole lainega võnkesüsteem. Selles on anduri resonantsmõõt võrdne poolega ultraheli vibratsiooni lainepikkusest anduri materjalis. Vibratsioonide amplituudi suurendamiseks ja anduri sobitamiseks töödeldava keskkonnaga kasutatakse kontsentraatorit, mille resonantsmõõt vastab poolele ultraheli vibratsiooni lainepikkusele kontsentraatori materjalis.

Kui joonisel 2 kujutatud võnkesüsteem on valmistatud terasest (ultraheli vibratsioonide levimiskiirus terases on üle 5000 m / s), vastab selle kogu pikisuurus L = С2p / w ~ 23 cm.

Suure kompaktsuse ja kerge kaalu nõuete täitmiseks kasutatakse poollaine võnkesüsteeme, mis koosnevad veerandlaine muundurist ja kontsentraatorist. Selline võnkesüsteem on skemaatiliselt näidatud joonisel 3. Võnkumissüsteemi elementide tähistused vastavad joonisel 3 esitatud tähistustele.

Joonis 3-kaheveerandlainete võnkesüsteem

Sellisel juhul on võimalik tagada ultraheli vibratsioonisüsteemi minimaalne võimalik pikisuurus ja mass, samuti vähendada mehaaniliste ühenduste arvu.

Sellise võnkesüsteemi puuduseks on muunduri ühendamine kontsentraatoriga suurimate mehaaniliste pingete tasapinnal. Kuid selle puuduse saab osaliselt kõrvaldada, teisaldades muunduri aktiivse elemendi maksimaalsete tööpingete kohalt.

Ultraheli seadmete kasutamine

Võimas ultraheli on ainulaadne keskkonnasõbralik vahend füüsikaliste ja keemiliste protsesside stimuleerimiseks. Ultraheli vibratsioon sagedusega 20 000 - 60 000 Hertz ja intensiivsusega üle 0,1 W / ruutmeetrit. võib põhjustada pöördumatuid muutusi jaotuskeskkonnas. See määrab võimalused ette praktiline kasutamine võimas ultraheli järgmistes piirkondades.

Tehnoloogilised protsessid: mineraalsete toorainete töötlemine, metallimaagide rikastamine ja hüdrometallurgia protsessid jne.

Õli ja gaasitööstus: taastumine naftakaevud, viskoosse õli ekstraheerimine, eraldamisprotsessid liivas - raske õlisüsteem, raskete naftatoodete voolavuse suurendamine jne.

Metallurgia ja masinaehitus: metalli sulatamise rafineerimine, valuplokki / valukonstruktsiooni lihvimine, metallpinna töötlemine selle tugevdamiseks ja sisepingete leevendamiseks, masinaosade välispindade ja õõnsuste puhastamine jne.

Keemilised ja biokeemilised tehnoloogiad: ekstraheerimise, sorptsiooni, filtreerimise, kuivatamise, emulgeerimise, suspensioonide saamise, segamise, hajutamise, lahustamise, flotatsiooni, degaseerimise, aurustamise, hüübimise, koalestsentsi, polümerisatsiooni ja depolümerisatsiooni protsessid, nanomaterjalide saamine jne.

Energia: vedeliku ja tahke kütus, kütuseemulsioonide valmistamine, biokütuste tootmine jne.

Põllumajandus, toidu- ja kergetööstus: seemnete idanemise ja taimede kasvu protsessid, toidulisandite valmistamine, kondiitritoodete valmistamine, alkohoolsete ja alkoholivabade jookide valmistamine jne.

Kommunaalteenused: veekaevude taastamine, joogivee valmistamine, setete eemaldamine siseseintelt soojusvahetid jne.

Keskkonnakaitse: puhastamine Reovesi saastunud naftasaaduste, raskmetallide, püsivate orgaaniliste ühenditega, saastunud pinnase puhastamisega, tööstuslike gaasivoolude puhastamisega jne.

Teisese tooraine ringlussevõtt: kummi devulkaniseerimine, metallurgilise katlakivi puhastamine õlireostusest jne.

ELEKTROSPETID

ELEKTROSPETID

Elektrokeemilised ja mehaanilised seadmed, ultrahelirajatised (UZU)

See töötlemisviis põhineb materjali mehaanilisel toimel. Seda nimetatakse ultraheliks, sest löökide sagedus vastab kuuldamatute helide vahemikule (f = 6 ... 105 kHz).
Heli lained on mehaanilised elastsed vibratsioonid, mis võivad levida ainult elastses keskkonnas.
Kui helilaine levib elastses keskkonnas, teostavad materjaliosakesed oma positsioonide ümber elastseid võnkumisi kiirusega, mida nimetatakse võnkumiseks.
Meediumi paksenemist ja hõrenemist pikilaines iseloomustab liig, nn helirõhk.
Helilaine levimiskiirus sõltub selle kandja tihedusest, milles see liigub.
Mida jäigem ja kergem on kandja materjal, seda suurem on kiirus. Materiaalses keskkonnas levides kannab helilaine energiat, mida saab kasutada tehnoloogilistes protsessides.
Ultraheliravi eelised:

Võimalus saada akustilist energiat erinevate tehnikate abil;
- lai valik ultrahelirakendusi (alates mõõtmete töötlemisest kuni keevitamise, kõvajoodisega jootmiseni jne);
- automaatika ja töö lihtsus

Puudused:

Akustilise energia kallinemine võrreldes teiste energialiikidega;
- vajadus toota ultraheli vibratsiooni generaatoreid;
- vajadus toota eriomadusi ja kujuga spetsiaalseid tööriistu.

Ultraheli vibratsiooniga kaasneb mitmeid efekte, mida saab kasutada erinevate protsesside väljatöötamisel põhiliste efektidena:
- kavitatsioon, s.t. mullide moodustumine vedelikus (pikendusfaasis) ja nende lõhkemine (kokkusurumise faasis); sel juhul tekivad suured kohalikud hetkelised rõhud, ulatudes väärtusteni 10 2 N / m 2;
- ultraheli vibratsiooni neeldumine aine poolt, mille käigus osa energiast muundatakse soojuseks ja osa kulub aine struktuuri muutmiseks.
Neid efekte kasutatakse:
- molekulide ja erineva massiga osakeste eraldamine mittehomogeensetes suspensioonides;
- osakeste hüübimine (laienemine);
- aine hajutamine (purustamine) ja segamine teistega;
- vedelike või sulatuste degaseerimine suurte hõljuvate mullide tekke tõttu.
UCU elemendid
Iga UZU sisaldab kolme põhielementi:
- ultraheli vibratsiooni allikas;
- akustiline kiirustrafo (rumm);
- kinnitusdetailid.
Ultraheli vibratsiooni allikad võivad olla kahte tüüpi - mehaanilised ja elektrilised.
Mehaanilised allikad muudavad mehaanilist energiat, näiteks vedeliku või gaasi liikumiskiirust.
Nende hulka kuuluvad ultraheli sireenid ja viled.Elektrilised ultraheli allikad muudavad elektrienergia vastava sagedusega mehaanilisteks elastseteks vibratsioonideks. Seal on elektrodünaamilised, magnetostriktiivsed ja piesoelektrilised muundurid.
Kõige laialdasemalt kasutatakse magnetostriktiivseid ja piesoelektrilisi andureid.
Magnetostriktiivsete muundurite tööpõhimõte põhineb pikisuunalisel magnetostriktiivsel efektil, mis avaldub ferromagnetilistest materjalidest valmistatud metallkorpuse pikkuse muutumises (nende mahtu muutmata) magnetvälja mõjul.
Magnetostriktiivne efekt on erinevate metallide puhul erinev. Nikkel ja permendur on suure magnetostriktsiooniga.
Magnetostriktiivse anduri pakett on õhukestest plaatidest valmistatud südamik, millele asetatakse mähis, et ergutada selles vahelduvat elektromagnetvälja.
Magnetostriktiivse efekti korral ei muutu südamiku deformatsiooni märk, kui välja suund on vastupidine. Deformatsioonimuutuse sagedus on 2 korda kõrgem kui muunduri mähist läbiva vahelduvvoolu muutuse sagedus (f), kuna sama märgi deformatsioon toimub positiivsel ja negatiivsel pooleperioodil.
Toimimispõhimõte piesoelektrilised andurid mis põhineb mõnede ainete võimel muuta oma geomeetrilisi mõõtmeid (paksus ja maht) elektriväljas. Piesoelektriline efekt on pöörduv. Kui piesoelektrilisest materjalist plaat on kokkusurumise või pinge deformatsiooni all, ilmuvad selle servadele elektrilaengud. Kui piesoelektriline element paigutatakse vahelduvasse elektrivälja, deformeerub see keskkonnas põnevaid ultraheli vibratsioone. Piesoelektrilisest materjalist vibreeriv plaat on elektromehaaniline muundur.
Laialdaselt kasutatakse baariotitaanil, pliitsirkonaat-titaanil (PZT) põhinevaid piesoelemente.
Akustilised kiirustrafod(pikisuunalise elastse vibratsiooni kontsentraatorid) võivad olla erineva kujuga (joonis 1.4-10).

Neid kasutatakse anduri parameetrite sobitamiseks koormusega, vibratsioonisüsteemi kinnitamiseks ja ultraheli vibratsiooni sisestamiseks töödeldud materjali piirkonda.
Need seadmed on erineva ristlõikega vardad, mis on valmistatud materjalidest, millel on korrosiooni- ja kavitatsioonikindlus, kuumuskindlus, vastupidavus agressiivsele keskkonnale ja hõõrdumine.
Kontsentraatoreid iseloomustab vibratsiooni kontsentratsioonikoefitsient (К кк):

Väikese ristlõikega otsa võnkumiste amplituudi suurenemine võrreldes suurema ristlõike otsa võnkumiste amplituudiga on seletatav asjaoluga, et sama vibratsioonivõimsusega kõigis kiiruse ristlõigetes trafo puhul on väikese otsa vibratsiooni intensiivsus „K kk” korda suurem.

Ultraheliuuringu tehnoloogiline kasutamine

Tööstuses kasutatakse ultraheli kolmes põhivaldkonnas: jõu mõju materjalile, protsesside intensiivistamine ja ultraheli juhtimine.
Jõuline mõju materjali kasutatakse kõvade ja ülikõvaste sulamite töötlemiseks, stabiilsete emulsioonide saamiseks jne.
Kõige sagedamini kasutatakse kahte tüüpi ultraheliravi iseloomulike sagedustega 16 ... 30 kHz:
- tööpinkide mõõtmetega töötlemine tööriistade abil,
- puhastamine vannides vedela keskkonnaga.
Ultraheli masina peamine töömehhanism on akustiline seade
( riis. 1,4-11). See on ette nähtud töövahendi vibreeriva liikumise seadmiseks.

Akustiline seade saab voolu elektrilisest ostsillaatorist (tavaliselt lambist), millega mähis on ühendatud (2)
Akustilise üksuse põhielement on elektrivibratsioonide energia magnetostriktiivne (või piesoelektriline) muundur mehaaniliste elastsete vibratsioonide energiaks - vibraator (1).
Vibraatori vibratsiooni, mis vaheldumisi pikeneb ja lüheneb ultraheli sagedusega mähise magnetvälja suunas, võimendab vibraatori otsa kinnitatud kontsentraator (4).
Kontsentraatori külge on kinnitatud terasest tööriist (5), nii et selle otsa ja tooriku (6) vahele jääb tühimik.
Vibraator asetatakse eboniidist korpusesse (3), kuhu juhitakse jooksvat jahutusvett.
Tööriist peab olema ettenähtud avaosa kujuga. Väikseimate abrasiivpulbri teradega vedelik juhitakse otsikust (7) tööriista otspinna ja töödeldava detaili pinna vahele.
Tööriista võnkeotsa otspinnalt omandavad abrasiivsed terad suure kiiruse, löövad detaili pinnale ja löövad sellest välja väikseimad laastud.
Kuigi iga löögi tootlikkus on tühine, on paigaldise tootlikkus suhteliselt kõrge, mille põhjuseks on tööriista kõrge vibratsioonisagedus (16 ... 30 kHz) ja suur hulk abrasiivseid terakesi (20 ... 100 tuhat / cm3) liigub samaaegselt suure kiirendusega.
Materjalikihtide eemaldamisel toidetakse tööriista automaatselt.
Abrasiivne vedelik juhitakse survetöötluspiirkonda ja peseb töötlemisel tekkinud jäätmed ära.
Ultraheli tehnoloogia abil saab teha selliseid toiminguid nagu augustamine, meiseldamine, puurimine, lõikamine, lihvimine jt.
Näitena võib tuua tööstuses toodetud ultraheli avamismasinad (mudelid 4770,4773A) ja universaalsed (mudelid 100A).
Ultraheli vannid (joonis 1.4-12) kasutatakse metallosade pindade puhastamiseks korrosioonitoodetest, oksiidkiledest, mineraalõlidest jne.

Ultraheli vanni töö põhineb kohalike hüdrauliliste löökide mõju kasutamisel, mis tekivad vedelikus ultraheli toimel.
Sellise vanni tööpõhimõte on järgmine. Toorik (1) sukeldatakse (riputatakse) paaki (4), mis on täidetud vedela puhastusvahendiga (2).
Ultraheli vibratsiooni kiirgaja on diafragma (5), mis on liimikompositsiooni (8) abil ühendatud magnetostriktiivse vibraatoriga (b).
Vann on paigaldatud alusele (7). Ultraheli vibratsiooni lained (3) levivad tööpiirkonnas, kus töötlemine toimub.
Ultraheli puhastamine on kõige tõhusam saasteainete eemaldamisel raskesti ligipääsetavatest õõnsustest, lohkudest ja väikestest kanalitest.
Lisaks sellele on selle meetodiga võimalik saada stabiilseid emulsioone sellistest vedelikest, mis ei segune tavapäraste meetoditega nagu vesi ja õli, elavhõbe ja vesi, benseen, vesi jt.
UCD -seadmed on suhteliselt kallid, seetõttu on majanduslikult otstarbekas kasutada väikeste osade ultraheli puhastamist ainult masstootmise tingimustes.
Tehnoloogiliste protsesside intensiivistamine.
Ultraheli vibratsioon muudab oluliselt mõne keemilise protsessi kulgu.
Näiteks polümerisatsioon teatud helitugevuse juures on intensiivsem. Heli tugevuse vähenemisega on võimalik vastupidine protsess - depolümerisatsioon.
Seetõttu kasutatakse seda omadust polümerisatsioonireaktsiooni juhtimiseks. Muutes ultraheli vibratsiooni sagedust ja intensiivsust, saate anda vajaliku reaktsioonikiiruse.
Metallurgias viib ultrahelisageduse elastsete võnkumiste sulamisse viimine kristallide märkimisväärse purustamiseni ja kristalliseerumise ajal kogunemise kiirenemiseni, poorsuse vähenemiseni, tahkunud sulamite mehaaniliste omaduste suurenemiseni ja vähenemiseni. gaaside sisalduses metallides.
Paljud metallid (näiteks plii ja alumiinium) ei segune vedelal kujul. Ultraheli vibratsiooni superpositsioon sulatusel soodustab ühe metalli "lahustumist" teises. Ultraheli protsessi juhtimine.
Ultraheli vibratsiooni abil saate pidevalt jälgida protsessi kulgu ilma proovide laboratoorse analüüsita.
Sel eesmärgil tehakse esialgu kindlaks helilaine parameetrite sõltuvus meediumi füüsikalistest omadustest ja seejärel hinnatakse nende parameetrite muutumise järel pärast meediumil toimimist selle olekut piisava täpsusega. Reeglina kasutatakse madala intensiivsusega ultraheli vibratsioone.
Muutes helilaine energiat, on võimalik kontrollida erinevate segude koostist, mis ei ole keemilised ühendid. Helikiirus sellistes kandjates ei muutu ja heljumite lisandite olemasolu mõjutab helienergia neeldumistegurit. See võimaldab määrata lisandite protsendi lähtematerjalis.
Helilainete peegeldumisel meediumide vahelisel liidesel ("transilluminatsioon" ultrahelikiirega) on võimalik määrata lisandite olemasolu monoliidis ja luua ultraheli diagnostikaseadmeid.

Üldine informatsioon

Ultraheliseade UZU-1,6-O on mõeldud õhusõidukite, õhusõidukite mootorite ja pingiseadmete hüdrauliliste kütuse- ja õlisüsteemide metallist filtrielementide ja filtripakettide puhastamiseks mehaanilistest lisanditest, vaigust ja ainetest.
Seade võib puhastada filtrikotte, mis on valmistatud materjalist X18 N15-PM vastavalt filtrikoti tootja tehnoloogiale.

Sümboli struktuur

UZU4-1,6-O:
UZU - ultraheli paigaldus;
4 - täitmine;
1,6 - nimivõnkevõimsus, kW;
О - puhastamine;
У, Т2 - kliimamuutuste ja paigutuse kategooria
vastavalt standardile GOST 15150-69, ümbritseva õhu temperatuur
temperatuuril 5 kuni 50 ° C. ї Keskkond- plahvatusohtlik, ei sisalda juhtivat tolmu, ei sisalda agressiivseid aure, gaase, mis võivad häirida käitise normaalset tööd.
Paigaldus vastab TU16-530.022-79 nõuetele.

Normatiivne ja tehniline dokument

TL 16-530.022-79

Tehnilised andmed

Kolmefaasilise toitevõrgu pinge sagedusega 50 Hz, V - 380/220 Energiatarve, kW, mitte rohkem: ilma valgustuse ja kütteseadmeteta - 3,7 koos valgustuse ja kütteseadmetega - 12 Generaatori töösagedus, kHz - 18 Generaator väljundvõimsus, kW - 1,6 Generaatori efektiivsus,%, mitte vähem - 45 Generaatori anoodpinge, V - 3000 Generaatorlampide hõõgpinge, V - 6,3 Generaatori väljundpinge, V - 220 Magnetivool, A - 18 Anoodvool, A - 0,85 Võrguvool, A - 0,28 Vannide arv, tk - 2 Ühe vanni maht, l, mitte vähem - 20 Pesulahuse kuumutamisaeg vannides 5 kuni 65 ° С ilma generaatorit sisse lülitamata, min, mitte rohkem: töötades AMG õliga 10 - 20 töötamise ajal naatriumheksametafosfaadi, trinaatriumfosfaadi ja naatriumnitraadi vesilahustel või sinval - 35 Käitise pideva töö kestus, h, mitte rohkem - 12 Paigalduselementide jahutamine on sundõhk. Aeg ultraheli puhastusühest filtrielemendist, min, mitte rohkem - 10 Aeg seadme tööasendisse viimiseks, min, mitte rohkem - 35 Aeg kokkupandud asendisse rullimiseks, min, mitte rohkem - 15 Kaal, kg, mitte rohkem - 510
Garantiiaeg on 18 kuud alates kasutuselevõtmise kuupäevast.

Disain ja tööpõhimõte

Ultraheliseadme UZU4-1,6-O konstruktsioon (vt joonis) on mobiilne konteiner, mis on komplekteeritud plokkidena.

Üldine vaade ja mõõtmed ultraheliseade UZU4-1,6-О
Paigaldises on kaks tehnoloogilist vanni. Varustatud vankriga filtrite pööramiseks ja ühest vannist teise viimiseks. Igasse vanni on paigaldatud PM1-1,6 / 18 tüüpi magnetostriktiivne andur. Muundurit jahutatakse õhuga, generaator on sisseehitatud. Seadme UZU4-1,6-O tarnekomplekt sisaldab: ultraheliseadet UZU-1,6-O, ​​varuosi ja tarvikuid, 1 komplekti, kasutusdokumentatsiooni komplekti, 1 komplekti.

Ultraheli puhastamine toimub ultrahelipaigaldistes, mis reeglina sisaldavad ühte või mitut vanni ja ultraheligeneraatorit. Tehnoloogilise otstarbe järgi on olemas universaalsed ja eriotstarbelised paigaldised. Esimesi kasutatakse mitmesuguste osade puhastamiseks, peamiselt ühe- ja seeriatootmiseks. Masstootmises kasutatakse eriotstarbelisi rajatisi ning sageli automatiseeritud üksusi ja tootmisliine.

Joonis 28 - vann UZV -0.4 tüüpi ultraheli puhastamiseks

Universaalsete vannide võimsus on vahemikus 0,1 kuni 10 kW ja võimsus on 0,5 kuni 150 liitrit. Väikese võimsusega vannidel on põhja sisse ehitatud piesokeraamilised andurid ja võimsatel on mitu magnetostriktiivset.

Ultraheli lauavannid UZU-0,1 on sama tüüpi; UZU-0,25 ja UZU-0,4. Neid vanne kasutatakse sagedamini laboritingimustes ja ühekordses tootmises; neid toidavad pooljuhtgeneraatorid väljundvõimsusega 100, 250 ja 400 vatti. Vannidel on ristkülikukujuline korpus ja eemaldatav kaas. Pietsokeraamilised andurid (tüüp PP1-0.1) on vannide põhja sisse ehitatud koguses üks kuni kolm, sõltuvalt vanni võimsusest. Võrgukorvid on saadaval hulgilaadimiseks. Vannidel on ühisesse korpusesse sisseehitatud sektsioonid osade loputamiseks pärast puhastamist.

Joonisel fig. Joonisel 28 on näidatud UZV-0,4 tüüpi ultraheli lauapuhastusvann, mis töötab UZGZ-0,4 generaatoriga. Sellel on silindrikujuline metallist heliisolatsiooniga korpus 1 ja kate 3, mis on kehaga ühendatud hingega ja ekstsentriline klamber 2 käepidemega. Magnetostriktiivse anduri pakend on joodetud vanni tööosa põhja, mis on resonantsmembraan. Selle korpusel on kaks toru vooluvee varustamiseks ja ärajuhtimiseks, mis jahutab muundurit. Nende torude liitmikud tuuakse voolikute hõlpsaks ühendamiseks välja kere alumisse ossa. Kehal on lülituslüliti generaatori ultraheli vibratsiooni sisse- ja väljalülitamiseks, kui see on vanni kaugusele paigaldatud. Samuti on käepide pesuvedeliku äravoolu avamiseks ja vastav liitmik. Vann on komplekteeritud korviga puhastatavate osade laadimiseks.

Joonis 29 - Ultraheli puhastusvann, tüüp UZV -18M

Suurema võimsusega universaalsete puhastusvannide arvust on laialt levinud UZV tüüpi vannid. Seda tüüpi vannidel on sarnane disain. Joonisel fig. 29 näitab UZV-18M tüüpi vanni. Keevitatud raam 1 on valmistatud helikindlast konstruktsioonist. See on suletud kaanega 5, millel on vastukaalud 4. Kaant tõstetakse ja langetatakse käsitsi käepidemete abil 6. PMS-6-22 tüüpi magnetostriktiivsed andurid 8 on ehitatud vanni tööosa põhja (ühest kuni neli, sõltuvalt vanni võimsusest). Pesuvedeliku aurude imemiseks on paigaldatud pardakollektorid II väljalasketoruga, mis on ühendatud kaupluse ventilatsioonisüsteemiga. Pesuvedeliku tühjendamiseks on tööosa põhja paigaldatud kraan; kraana käepide 19 tuuakse esiküljele välja. Drenaaž torude 14 ja 16 kaudu võib toimuda settimismahutisse, kanalisatsiooni või vanni ehitatud mahutisse 7. Tööosa vedelikuga ületäitmise võimaluse välistamiseks on äravoolutoru.