Tout ultrason unité technologique, dont la composition d'appareils multifonctionnels comprend une source d'énergie (générateur) et un système vibrant à ultrasons.

Le système vibrant à ultrasons à des fins technologiques se compose d'un transducteur, d'un élément d'adaptation et d'un outil de travail (émetteur).

Dans le transducteur (élément actif) du système vibratoire, l'énergie des vibrations électriques est convertie en énergie des vibrations élastiques de fréquence ultrasonore et une force mécanique alternative est créée.

L'élément d'adaptation du système (concentrateur passif) transforme les vitesses et assure l'adaptation de la charge externe et de l'élément actif interne.

L'outil de travail crée un champ ultrasonore dans l'objet en cours de traitement ou l'affecte directement.

La caractéristique la plus importante des systèmes oscillatoires à ultrasons est la fréquence de résonance. Cela est dû au fait que l'efficacité des processus technologiques est déterminée par l'amplitude des vibrations (valeurs des déplacements vibratoires) et que les valeurs maximales des amplitudes sont atteintes lorsque le système vibratoire ultrasonore est excité à la fréquence de résonance. . Les valeurs de la fréquence de résonance des systèmes vibrants à ultrasons doivent se situer dans les plages autorisées (pour les appareils à ultrasons multifonctionnels, il s'agit de la fréquence 22 ± 1,65 kHz).

Le rapport de l'énergie accumulée dans le système oscillatoire à ultrasons à l'énergie utilisée pour l'impact technologique pour chaque période d'oscillation est appelé le facteur de qualité du système oscillatoire. Le facteur de qualité détermine l'amplitude maximale des oscillations à la fréquence de résonance et la nature de la dépendance de l'amplitude des oscillations à la fréquence (c'est-à-dire la largeur de la plage de fréquences).

Apparence Un système vibrant à ultrasons typique est illustré à la figure 2. Il se compose d'un transducteur - 1, d'un transformateur (concentrateur) - 2, d'un outil de travail - 3, d'un support - 4 et d'un boîtier - 5.

Figure 2 - Système oscillatoire à deux alternances et répartition des amplitudes d'oscillation A et des contraintes mécaniques agissantes F

La distribution de l'amplitude des oscillations A et des forces (contraintes mécaniques) F dans le système oscillatoire se présente sous la forme d'ondes stationnaires (à condition de négliger les pertes et le rayonnement).

Comme on peut le voir sur la figure 2, il existe des plans dans lesquels les déplacements et les contraintes mécaniques sont toujours nuls. Ces plans sont appelés nodaux. Les plans dans lesquels les déplacements et les contraintes sont minimes sont appelés ventres. Les valeurs maximales des déplacements (amplitudes) correspondent toujours aux valeurs minimales des contraintes mécaniques et inversement. Les distances entre deux plans nodaux ou ventres adjacents sont toujours égales à la moitié de la longueur d'onde.

Il y a toujours des connexions dans le système oscillant qui assurent la connexion acoustique et mécanique de ses éléments. Les connexions peuvent être monobloc, cependant, s'il est nécessaire de changer l'outil de travail, les connexions sont filetées.

Le système oscillatoire à ultrasons, avec le boîtier, les dispositifs d'alimentation en tension et les ouvertures de ventilation, est généralement réalisé comme une unité distincte. Dans ce qui suit, en utilisant le terme système oscillatoire américain, nous parlerons de l'ensemble de l'unité dans son ensemble.

Le système oscillant utilisé dans les appareils à ultrasons multifonctionnels à des fins technologiques doit satisfaire à un certain nombre d'exigences générales.

1) Travailler dans une gamme de fréquences donnée ;

2) Travailler avec tous les changements de charge possibles au cours du processus technologique ;

3) Fournir l'intensité de rayonnement ou l'amplitude de vibration requise ;

4) Avoir la plus grande efficacité possible ;

5) Les parties du système vibrant à ultrasons en contact avec les substances traitées doivent avoir une résistance à la cavitation et aux produits chimiques ;

6) Avoir un support rigide dans le boîtier ;

7) Doit avoir des dimensions et un poids minimum;

8) Les exigences de sécurité doivent être respectées.

Le système oscillant à ultrasons représenté sur la figure 2 est un système oscillant à deux demi-ondes. Dans celui-ci, le transducteur a une taille de résonance égale à la moitié de la longueur d'onde des vibrations ultrasonores dans le matériau du transducteur. Pour augmenter l'amplitude des vibrations et adapter le transducteur au milieu en cours de traitement, un concentrateur est utilisé qui a une taille de résonance correspondant à la moitié de la longueur d'onde des vibrations ultrasonores dans le matériau du concentrateur.

Si le système oscillant illustré à la figure 2 est en acier (la vitesse de propagation des vibrations ultrasonores dans l'acier est supérieure à 5000 m/s), alors sa taille longitudinale totale correspond à L = С2p/w ~ 23 cm.

Pour répondre aux exigences de compacité et de légèreté élevées, des systèmes oscillatoires demi-onde sont utilisés, constitués d'un convertisseur quart d'onde et d'un concentrateur. Un tel système oscillatoire est représenté schématiquement sur la figure 3. Les désignations des éléments du système oscillatoire correspondent aux désignations sur la figure 3.

Figure 3 - Système oscillatoire à deux quarts d'onde

Dans ce cas, il est possible d'assurer la taille longitudinale et la masse minimales possibles du système vibrant à ultrasons, ainsi que de réduire le nombre de connexions mécaniques.

L'inconvénient d'un tel système oscillatoire est la connexion du convertisseur avec le concentrateur dans le plan des plus grandes contraintes mécaniques. Cependant, cet inconvénient peut être partiellement éliminé en déplaçant l'élément actif du convertisseur du point de contraintes maximales de fonctionnement.

Application des appareils à ultrasons

Les ultrasons puissants sont un moyen unique et respectueux de l'environnement de stimuler les processus physiques et chimiques. Vibrations ultrasoniques d'une fréquence de 20 000 à 60 000 Hertz et d'une intensité supérieure à 0,1 W/cm². peut provoquer des changements irréversibles dans l'environnement de distribution. Cela prédétermine les possibilités utilisation pratique ultrasons puissants dans les domaines suivants.

Processus technologiques: transformation des matières premières minérales, enrichissement et procédés d'hydrométallurgie des minerais métalliques, etc.

Huile et industrie du gaz: récupération puits de pétrole, extraction d'huile visqueuse, procédés de séparation dans le système sable - huile lourde, augmentation de la fluidité des produits pétroliers lourds, etc.

Métallurgie et ingénierie mécanique : affinage des fontes métalliques, meulage de la structure d'un lingot / fonderie, traitement d'une surface métallique pour la renforcer et soulager les contraintes internes, nettoyage des surfaces externes et des cavités internes des pièces de machine, etc.

Technologies chimiques et biochimiques : procédés d'extraction, sorption, filtration, séchage, émulsification, obtention de suspensions, mélange, dispersion, dissolution, flottation, dégazage, évaporation, coagulation, coalescence, procédés de polymérisation et dépolymérisation, obtention de nanomatériaux, etc.

Énergie : combustion de liquide et combustible solide, préparation d'émulsions de carburants, production de biocarburants, etc.

Agriculture, alimentation et industrie légère : processus de germination des graines et de croissance des plantes, préparation d'additifs alimentaires, technologie de la confiserie, préparation de boissons alcoolisées et non alcoolisées, etc.

Services communaux: récupération des puits d'eau, préparation de l'eau potable, élimination des dépôts des parois intérieures échangeurs de chaleur etc.

protection environnement: nettoyage les eaux usées contaminés par des produits pétroliers, des métaux lourds, des composés organiques persistants, le nettoyage des sols contaminés, le nettoyage des flux de gaz industriels, etc.

Recyclage des matières premières secondaires : dévulcanisation du caoutchouc, nettoyage des dépôts métallurgiques de la contamination par les hydrocarbures, etc.

L'unité de laboratoire SonoStep combine le traitement par ultrasons, le mélange et la manipulation des échantillons ; cependant, il a un design compact. Il est facile à utiliser et peut être utilisé pour fournir des échantillons soniqués à des appareils d'analyse tels que des mesures de la taille des particules.

Le traitement par ultrasons permet de disperser les particules agglomérées pour leur préparation et l'analyse des dispersions et émulsions. Ceci est important lors de la mesure de la taille des particules, par exemple en utilisant la diffusion dynamique de la lumière ou la diffraction laser.

Efficace et simple

Recirculation d'échantillon standard, générateur d'ultrasons - générateur d'ultrasons, agitateur - agitateur, transducteur à ultrasons - transducteur à ultrasons, pompe - pompe, dispositif d'analyse - instrument d'analyse Recirculation de l'échantillon avec SonoStep, générateur d'ultrasons et transducteur - générateur d'ultrasons et transducteur, moteur avec tête de pompe - moteur avec pompe, dispositif d'analyse - instrument d'analyse

L'utilisation d'ultrasons pour faire recirculer un échantillon nécessite quatre composants : un récipient de mélange, un générateur d'ultrasons et un transducteur (transducteur) et une pompe. Tous ces composants sont reliés entre eux par des tuyaux ou des tubes. Installation typique représenté sur le schéma (recirculation standard).

L'instrument SonoStep comprend une source d'ultrasons et une pompe centrifuge dans un bécher en acier inoxydable (voir la figure « Recirculation d'un échantillon à l'aide de Sonostep »).

L'appareil SonoStep est connecté à l'instrument d'analyse.

Traitement par ultrasons constant pour de meilleurs résultats

Le traitement par ultrasons améliore la précision des mesures de la taille des particules et de la morphologie, car SonoStep remplit trois fonctions importantes :

• circulation

Les ultrasons éliminent l'air du liquide et éliminent ainsi l'effet perturbateur des bulles sur la mesure. Il pompe le volume d'échantillon à un débit contrôlé et disperse les particules dans le liquide. La puissance ultrasonique est appliquée directement sous le rotor de la pompe pour pulvériser les particules agglomérées avant la mesure. Cela donne un résultat plus complet et reproductible.

ÉLECTROSPETS

ÉLECTROSPETS

Installations électrochimiques et mécaniques, installations à ultrasons (UZU)

Cette méthode de traitement est basée sur une action mécanique sur le matériau. On l'appelle ultrasonique car la fréquence des impacts correspond à la gamme des sons inaudibles (f = 6 ... 105 kHz).
Les ondes sonores sont des vibrations élastiques mécaniques qui ne peuvent se propager que dans un milieu élastique.
Lorsqu'une onde sonore se propage dans un milieu élastique, les particules matérielles effectuent des vibrations élastiques autour de leurs positions à une vitesse dite oscillatoire.
L'épaississement et l'amincissement du milieu dans une onde longitudinale se caractérisent par un excès, appelé pression acoustique.
La vitesse de propagation d'une onde sonore dépend de la densité du milieu dans lequel elle se déplace.
Plus le matériau du support est rigide et léger, plus la vitesse est grande. Lorsqu'elle se propage dans un environnement matériel, une onde sonore transporte de l'énergie qui peut être utilisée dans des processus technologiques.
Avantages du traitement par ultrasons :

La possibilité d'obtenir de l'énergie acoustique par diverses techniques ;
- une large gamme d'applications par ultrasons (du traitement dimensionnel au soudage, au brasage, etc.) ;
- facilité d'automatisation et de fonctionnement

Désavantages:

Coût accru de l'énergie acoustique par rapport aux autres types d'énergie ;
- la nécessité de fabriquer des générateurs de vibrations ultrasonores ;
- la nécessité de fabriquer des outils spéciaux avec des propriétés et une forme spéciales.

Les vibrations ultrasonores s'accompagnent d'un certain nombre d'effets qui peuvent être utilisés comme effets de base pour le développement de divers processus :
- la cavitation, c'est-à-dire la formation de bulles dans le liquide (pendant la phase d'extension) et leur éclatement (pendant la phase de compression) ; dans ce cas, de fortes pressions instantanées locales apparaissent, atteignant des valeurs de 10 2 N/m 2 ;
- absorption des vibrations ultrasonores par une substance, dans laquelle une partie de l'énergie est convertie en chaleur et une partie est dépensée pour modifier la structure de la substance.
Ces effets sont utilisés pour :
- séparation de molécules et particules de masses différentes dans des suspensions inhomogènes ;
- coagulation (agrandissement) des particules;
- disperser (écraser) la substance et la mélanger avec d'autres;
- dégazage de liquides ou de matières fondues dû à la formation de grosses bulles flottantes.
Éléments de l'UCU
Tout UZU comprend trois éléments principaux :
- une source de vibrations ultrasonores ;
- transformateur acoustique de vitesse (hub);
- détails de fixation.
Les sources de vibrations ultrasonores peuvent être de deux types - mécaniques et électriques.
Les sources mécaniques convertissent l'énergie mécanique, telle que la vitesse de déplacement d'un liquide ou d'un gaz.
Il s'agit notamment des sirènes et des sifflets à ultrasons.Les sources électriques à ultrasons convertissent l'énergie électrique en vibrations mécaniques élastiques de la fréquence correspondante. Il existe des transducteurs électrodynamiques, magnétostrictifs et piézoélectriques.
Les plus utilisés sont les transducteurs magnétostrictifs et piézoélectriques.
Le principe de fonctionnement des transducteurs magnétostrictifs repose sur l'effet magnétostrictif longitudinal, qui se manifeste par une modification de la longueur d'un corps métallique en matériaux ferromagnétiques (sans modification de leur volume) sous l'influence d'un champ magnétique.
L'effet magnétostrictif est différent pour différents métaux. Le nickel et le permendur ont une magnétostriction élevée.
Le boîtier d'un transducteur magnétostrictif est un noyau constitué de plaques minces, sur lesquelles un enroulement est placé pour exciter un champ électromagnétique alternatif de haute fréquence.
Avec l'effet magnétostrictif, le signe de la déformation du noyau ne change pas lorsque la direction du champ est inversée. La fréquence du changement de déformation est 2 fois plus élevée que la fréquence (f) du changement du courant alternatif traversant l'enroulement du convertisseur, car une déformation de même signe se produit dans les demi-périodes positives et négatives.
Principe de fonctionnement transducteurs piézoélectriques basé sur la capacité de certaines substances à changer leurs dimensions géométriques (épaisseur et volume) en champ électrique... L'effet piézoélectrique est réversible. Si une plaque en matériau piézoélectrique est soumise à une déformation par compression ou tension, des charges électriques apparaîtront sur ses faces. Si un élément piézoélectrique est placé dans un champ électrique alternatif, il se déformera, excitant les vibrations ultrasonores dans l'environnement. Une plaque vibrante en matériau piézoélectrique est un transducteur électromécanique.
Les piézoéléments à base de baryum titane, plomb zirconate-titane (PZT) sont largement utilisés.
Transformateurs de vitesse acoustique(concentrateurs de vibrations élastiques longitudinales) peuvent avoir forme différente (fig. 1.4-10).

Ils servent à adapter les paramètres du transducteur à la charge, à fixer le système vibrant et à introduire des vibrations ultrasonores dans la zone du matériau traité.
Ces dispositifs sont des tiges de différentes sections, constituées de matériaux résistant à la corrosion et à la cavitation, à la chaleur, aux fluides agressifs et à l'abrasion.
Les concentrateurs sont caractérisés par le coefficient de concentration vibratoire (К кк) :

L'augmentation de l'amplitude des vibrations de l'extrémité de petite section par rapport à l'amplitude des vibrations de l'extrémité de plus grande section s'explique par le fait qu'avec la même puissance vibratoire dans toutes les sections de la vitesse transformateur, l'intensité de vibration du pied de bielle est "K kk" fois plus grande.

Utilisation technologique de l'inspection par ultrasons

Dans l'industrie, les ultrasons sont utilisés dans trois domaines principaux : l'action de force sur la matière, l'intensification et le contrôle ultrasonore des procédés.
Impact puissant sur le matériau est utilisé pour l'usinage d'alliages durs et extra-durs, l'obtention d'émulsions stables, etc.
Les plus couramment utilisés sont deux types de traitement par ultrasons à des fréquences caractéristiques de 16 ... 30 kHz :
- traitement dimensionnel sur machines-outils à l'aide d'outils,
- nettoyage en bains avec un milieu liquide.
Le mécanisme de travail principal de la machine à ultrasons est l'unité acoustique
( riz. 1.4-11). Il est conçu pour mettre l'outil de travail en mouvement vibratoire.

L'unité acoustique est alimentée par un oscillateur électrique (généralement une lampe) auquel le bobinage est connecté (2)
L'élément principal de l'unité acoustique est un convertisseur magnétostrictif (ou piézoélectrique) de l'énergie des vibrations électriques en énergie des vibrations élastiques mécaniques - un vibrateur (1).
Les vibrations du vibrateur, qui s'allongent et se raccourcissent alternativement avec une fréquence ultrasonore dans la direction du champ magnétique de l'enroulement, sont amplifiées par un concentrateur (4) fixé à l'extrémité du vibrateur.
Un outil en acier (5) est fixé au concentrateur de sorte qu'un espace subsiste entre son extrémité et la pièce (6).
Le vibrateur est placé dans un boîtier en ébonite (3), où de l'eau courante de refroidissement est fournie.
L'outil doit avoir la forme de la section de trou spécifiée. Un liquide avec les plus petits grains de poudre abrasive est introduit dans l'espace entre la face d'extrémité de l'outil et la surface de la pièce en cours de traitement à partir de la buse (7).
A partir de la face d'extrémité oscillante de l'outil, les grains abrasifs acquièrent une vitesse élevée, frappent la surface de la pièce et en éliminent les plus petits copeaux.
Bien que la productivité de chaque coup soit négligeable, la productivité de l'installation est relativement élevée, ce qui est dû à la fréquence de vibration élevée de l'outil (16 ... 30 kHz) et à un grand nombre de grains abrasifs (20 ... 100 mille / cm3) se déplaçant simultanément avec une accélération élevée.
Au fur et à mesure que les couches de matériau sont retirées, l'outil est automatiquement alimenté.
Le fluide abrasif est introduit dans la zone de traitement sous pression et évacue les déchets de traitement.
À l'aide de la technologie à ultrasons, des opérations telles que le perçage, le burinage, le perçage, la coupe, le meulage et autres peuvent être effectuées.
Un exemple est les machines de brochage à ultrasons produites par l'industrie (modèles 4770, 4773A) et universelles (modèles 100A).
Bains à ultrasons (Fig. 1.4-12) utilisé pour nettoyer les surfaces pieces en metal des produits de corrosion, des films d'oxyde, des huiles minérales, etc.

Le fonctionnement d'un bain à ultrasons repose sur l'utilisation de l'effet de chocs hydrauliques locaux qui se produisent dans un liquide sous l'action des ultrasons.
Le principe de fonctionnement d'un tel bain est le suivant. La pièce (1) est immergée (suspendue) dans le réservoir (4) rempli d'un agent de nettoyage liquide (2).
L'émetteur de vibrations ultrasonores est un diaphragme (5) relié à un vibrateur magnétostrictif (b) à l'aide d'une composition adhésive (8).
Le bain est installé sur un socle (7). Des ondes de vibrations ultrasonores (3) se propagent dans zone de travail où le traitement a lieu.
Le nettoyage par ultrasons est plus efficace pour éliminer les contaminants des cavités, des dépressions et des petits canaux difficiles d'accès.
De plus, ce procédé parvient à obtenir des émulsions stables de ces liquides non miscibles par des procédés classiques tels que l'eau et l'huile, le mercure et l'eau, le benzène, l'eau et autres.
L'équipement UCD est relativement coûteux, il est donc économiquement avantageux d'utiliser le nettoyage par ultrasons de petites pièces uniquement dans des conditions de production en série.
Intensification des processus technologiques.
Les vibrations ultrasonores modifient considérablement le cours de certains processus chimiques.
Par exemple, la polymérisation à une certaine intensité sonore est plus intense. Avec une diminution de la force du son, le processus inverse est possible - la dépolymérisation.
Par conséquent, cette propriété est utilisée pour contrôler la réaction de polymérisation. En modifiant la fréquence et l'intensité des vibrations ultrasonores, vous pouvez fournir le taux de réaction requis.
En métallurgie, l'introduction d'oscillations élastiques de fréquence ultrasonore dans les masses fondues entraîne un écrasement important des cristaux et une accélération de la formation d'accumulations lors de la cristallisation, une diminution de la porosité, une augmentation des propriétés mécaniques des masses fondues solidifiées et une diminution dans la teneur en gaz des métaux.
Un certain nombre de métaux (par exemple, le plomb et l'aluminium) ne se mélangent pas sous forme liquide. La superposition de vibrations ultrasonores sur la masse fondue favorise la "dissolution" d'un métal dans un autre. Tests aux ultrasons processus.
A l'aide de vibrations ultrasonores, il est possible de surveiller en permanence l'avancement du processus technologique sans effectuer analyses de laboratoireéchantillons.
A cet effet, la dépendance des paramètres de l'onde sonore sur propriétés physiques environnement, puis l'évolution de ces paramètres après l'action sur l'environnement avec une précision suffisante pour juger de son état. En règle générale, des vibrations ultrasonores de faible intensité sont utilisées.
En modifiant l'énergie de l'onde sonore, il est possible de contrôler la composition de divers mélanges qui ne sont pas des composés chimiques. La vitesse du son dans de tels milieux ne change pas et la présence d'impuretés de matière en suspension affecte le coefficient d'absorption de l'énergie sonore. Ceci permet de déterminer le pourcentage d'impuretés dans la matière première.
Par la réflexion d'ondes sonores à l'interface entre les milieux (« transillumination » avec un faisceau ultrasonore), il est possible de déterminer la présence d'impuretés dans le monolithe et de créer des dispositifs de diagnostic ultrasonore.

Le nettoyage par ultrasons est effectué sur des installations à ultrasons, qui comprennent généralement un ou plusieurs bains et un générateur d'ultrasons. Par objectif technologique, il existe des installations universelles et spécialisées. Les premiers sont utilisés pour nettoyer une large gamme de pièces, principalement de production unique et en série. Dans la production de masse, des installations spéciales sont utilisées, et souvent des unités et des lignes de production automatisées.

Figure 28 - Bain pour nettoyage aux ultrasons type UZV-0.4

La puissance des bains universels varie de 0,1 à 10 kW et la capacité de 0,5 à 150 litres. Les bains de faible puissance ont des transducteurs piézocéramiques intégrés au fond, et les plus puissants en ont plusieurs magnétostrictifs.

Les bains de table à ultrasons UZU-0.1 sont du même type ; UZU-0,25 et UZU-0,4. Ces bains sont plus souvent utilisés en conditions de laboratoire et en production ponctuelle ; ils sont alimentés par des générateurs à semi-conducteurs d'une puissance de sortie de 100, 250 et 400 watts. Les baignoires ont un corps rectangulaire et un couvercle amovible. Des transducteurs piézocéramiques (type PP1-0.1) sont intégrés au fond des bains en quantité de un à trois, selon la puissance du bain. Des paniers en filet sont disponibles pour le chargement en vrac. Les bains ont des compartiments intégrés dans le corps commun pour rincer les pièces après le nettoyage.

En figue. 28 montre un bain de nettoyage de table à ultrasons du type UZV-0.4, fonctionnant avec un générateur UZGZ-0.4. Il présente un corps métallique insonorisé 1 de forme cylindrique et un couvercle 3 relié au corps par une charnière et un clip excentrique 2 avec une poignée. Un boîtier d'un transducteur magnétostrictif est soudé au fond de la partie active du bain, qui est une membrane résonante. Son corps comporte deux tuyaux pour l'alimentation et l'évacuation de l'eau courante qui refroidit le convertisseur. Les raccords de ces tuyaux sont sortis de la partie inférieure du corps pour faciliter le raccordement des tuyaux à ceux-ci. Sur le corps se trouve un interrupteur à bascule pour allumer et éteindre les vibrations ultrasonores sur le générateur lorsqu'il est installé à distance du bain. Il y a aussi une poignée pour ouvrir le drain du liquide de lavage et un raccord correspondant. Le bain est complété par un panier pour le chargement des pièces à nettoyer.

Figure 29 - Bain pour nettoyage par ultrasons de type UZV-18M

Du nombre de bains de nettoyage universels de puissance supérieure, les bains de type UZV se sont généralisés. Les bains de ce type ont une conception similaire. En figue. 29 montre un bain de type UZV-18M. Le cadre soudé 1 est réalisé dans une conception insonorisée. Il est fermé par un couvercle 5 avec contrepoids 4. Le couvercle est soulevé et abaissé manuellement par des poignées 6. Des transducteurs magnétostrictifs 8 de type PMS-6-22 sont intégrés dans le fond 9 de la partie travaillante du bain (de un à quatre, selon la puissance du bain). Pour l'aspiration des vapeurs du liquide de lavage, des collecteurs embarqués avec un tuyau de sortie II sont installés, qui sont connectés au système de ventilation du magasin. Un robinet est monté dans le fond de la section de travail pour vidanger le liquide de lavage ; la poignée de grue 19 est sortie vers l'avant. L'évacuation par les canalisations 14 et 16 peut se faire dans un bassin de décantation, un égout ou dans une cuve 7 intégrée au bain. Pour éliminer la possibilité de trop remplir la partie active de liquide, il existe un tuyau de vidange.

Utilisé pour le lavage des pièces et des assemblages de divers équipements, le soudage divers matériaux... Les ultrasons sont utilisés pour produire des suspensions, des aérosols liquides et des émulsions. Pour obtenir des émulsions, par exemple, un mélangeur-émulseur UGS-10 et d'autres dispositifs sont réalisés. Méthodes basées sur la réflexion ondes ultrasonoresà partir de l'interface entre deux milieux, ils sont utilisés dans des dispositifs d'hydro-localisation, de détection de défauts, de diagnostic médical, etc.

Parmi les autres possibilités des ultrasons, il faut noter sa capacité à traiter des matériaux durs et cassants à une taille donnée. En particulier, il est très efficace traitement aux ultrasons dans la fabrication de pièces et de trous de forme complexe dans des produits tels que le verre, la céramique, le diamant, le germanium, le silicium, etc., dont le traitement est difficile par d'autres méthodes.

L'utilisation des ultrasons dans la restauration des pièces usées réduit la porosité du métal déposé et augmente sa résistance. De plus, le gauchissement des pièces à souder allongées, telles que les vilebrequins de moteur, est réduit.

Nettoyage de pièces par ultrasons

Le nettoyage par ultrasons de pièces ou d'objets est utilisé avant réparation, assemblage, peinture, chromage et autres opérations. Son utilisation est particulièrement efficace pour nettoyer les pièces de forme complexe et les endroits difficiles d'accès sous forme de fentes étroites, de fentes, de petits trous, etc.

L'industrie produit grand nombre installations de nettoyage par ultrasons, différentes caractéristiques de conception, capacité et puissance du bain, par exemple ceux à transistors : UZU-0,25 avec une puissance de sortie de 0,25 kW, UZG-10-1.6 avec une puissance de 1,6 kW, etc., thyristor UZG-2-4 avec une puissance de sortie de 4 kW et UZG-1-10/22 avec une puissance de 10 kW. La fréquence de fonctionnement des installations est de 18 et 22 kHz.

L'unité à ultrasons UZU-0.25 est conçue pour le nettoyage de petites pièces. Il se compose d'un générateur d'ultrasons et d'un bain à ultrasons.

Détails techniques unité à ultrasons UZU-0,25

Fréquence secteur - 50 Hz

Puissance consommée du réseau - pas plus de 0,45 kVA

Fréquence de fonctionnement - 18 kHz

Puissance de sortie - 0,25 kW

Dimensions intérieures du bain de travail - 200 x 168 mm avec une profondeur de 158 mm

Sur le panneau avant du générateur d'ultrasons, il y a un interrupteur à bascule pour allumer le générateur et une lampe signalant la présence de tension d'alimentation.

Sur la paroi arrière du châssis du générateur se trouvent : un porte-fusible et deux connecteurs à fiches, à travers lesquels le générateur est connecté au bain à ultrasons et au secteur, une borne pour la mise à la terre du générateur.

Trois transducteurs piézoélectriques emballés sont montés au fond du bain à ultrasons. L'ensemble d'un transducteur se compose de deux plaques piézoélectriques en matériau TsTS-19 (zirconate-titanate de plomb), de deux plots réducteurs de fréquence et d'une tige centrale en acier inoxydable, dont la tête est l'élément émetteur du transducteur.

Sur l'habillage de la baignoire se trouvent : une robinetterie, une poignée de robinet avec l'inscription "Drain", une borne pour la mise à la terre de la baignoire et un connecteur pour le raccordement à un générateur.

La figure 1 montre le principal circuit électrique installation à ultrasons UZU-0.25.

Riz. 1. Schéma de principe de l'unité à ultrasons UZU-0.25

La première étape est, fonctionnant sur un transistor VT1 selon un circuit avec un inductif retour d'information et un circuit oscillant.

Des vibrations électriques de fréquence ultrasonore de 18 kHz, apparaissant dans l'oscillateur maître, sont transmises à l'entrée du préamplificateur de puissance.

L'amplificateur de puissance préliminaire se compose de deux étages, dont l'un est monté sur les transistors VT2, VT3, le second - sur les transistors VT4, VT5. Les deux étages de préamplification de puissance sont assemblés selon un circuit push-pull séquentiel fonctionnant en mode de commutation. Le mode de fonctionnement clé des transistors permet d'obtenir un rendement élevé à une puissance suffisamment élevée.

Circuits de base des transistors VT2, VT3. VT4, VT5 sont connectés à des enroulements séparés et opposés des transformateurs TV1 et TV2. Cela garantit un fonctionnement push-pull des transistors, c'est-à-dire une commutation alternative.

La polarisation automatique de ces transistors est assurée par des résistances R3 - R6 et des condensateurs C6, C7 et C10, C11, inclus dans le circuit de base de chaque transistor.

La tension d'excitation alternative est transmise à la base par les condensateurs C6, C7 et C10, C11, et la composante constante du courant de base, passant par les résistances R3 - R6, crée une chute de tension à leurs bornes, ce qui garantit une fermeture et une ouverture fiables des transistors.

Le quatrième étage est l'amplificateur de puissance. Il se compose de trois cellules push-pull sur des transistors VT6 - VT11, fonctionnant en mode de commutation. La tension du préamplificateur est fournie à chaque transistor à partir d'un enroulement séparé du transformateur TV З, et dans chaque cellule, ces tensions sont en opposition de phase. A partir des cellules du transistor, la tension alternative est appliquée aux trois enroulements du transformateur TV4, où la puissance est ajoutée.

A partir du transformateur de sortie, la tension est fournie aux transducteurs piézoélectriques AA1, AA2 et AAAZ.

Les transistors fonctionnant en mode de commutation, la tension de sortie contenant des harmoniques est rectangulaire. Pour isoler le premier harmonique de la tension sur les convertisseurs, une bobine L est connectée en série avec les convertisseurs à l'enroulement de sortie du transformateur TV4 dont l'inductance est calculée de telle sorte qu'elle forme un circuit oscillant accordé au 1er harmonique de la tension avec sa propre capacité des convertisseurs. Ceci permet d'obtenir une tension sinusoïdale aux bornes de la charge sans changer le mode énergétiquement favorable des transistors.

L'installation est alimentée en courant alternatif avec une tension de 220 V à une fréquence de 50 Hz à l'aide d'un transformateur de puissance TV5, qui comporte un enroulement primaire et trois enroulements secondaires, dont l'un sert à alimenter le générateur maître, et les deux autres servent à alimenter les étages restants.

Le générateur maître est alimenté par un redresseur assemblé par (diodes VD1 et VD2).

L'alimentation des étages préliminaires d'amplification est réalisée à partir d'un redresseur monté en pont (diodes VD3 - VD6). Le deuxième circuit en pont sur les diodes VD7 - VD10 alimente l'amplificateur de puissance.

Un produit de nettoyage doit être choisi en fonction de la nature de la saleté et des matériaux. Si le phosphate trisodique n'est pas disponible, du carbonate de sodium peut être utilisé pour nettoyer les pièces en acier.

Le temps de nettoyage dans un bain à ultrasons varie de 0,5 à 3 minutes. La température maximale admissible du produit de nettoyage est de 90 °C.

Avant de changer le liquide de lavage, le générateur doit être éteint, ne permettant pas aux convertisseurs de fonctionner sans liquide dans le bain.

Le nettoyage des pièces dans un bain à ultrasons s'effectue dans l'ordre suivant : l'interrupteur d'alimentation est réglé sur la position « Off », la vanne de vidange du bain est réglée sur la position « Fermé », le produit de nettoyage est versé dans le bain à ultrasons baignoire jusqu'à un niveau de 120 - 130 mm, la fiche du câble d'alimentation est branchée sur une prise électrique.tension secteur 220 V.

Test de l'installation : mettez l'interrupteur à bascule sur la position « On », tandis que le voyant de signalisation doit s'allumer et qu'un bruit de fonctionnement du liquide de cavitation doit apparaître. L'apparition de la cavitation peut également être jugée par la formation des plus petites bulles mobiles sur les transducteurs du bain.

Après avoir testé l'installation, débranchez-la du secteur, chargez les pièces contaminées dans le bain et commencez le traitement.