Ултразвукова технология
Ултразвуков метод на обработка се отнася до електрофизичния ефект върху материала. Честотата на експозиция съответства на обхвата на звуците, които не се чуват за човешкото ухо (честота 16–105 kHz). Когато се разпространява в материална среда, ултразвуковата вълна пренася определена енергия, която може директно да се използва в технологични процеси или да се преобразува в други видове енергия (топлинна, химическа, механична).
Като източници на ултразвукови вибрации използвайте аеродинамични, механични, хидродинамични, електромагнитни, електродинамични, магнитострикционни и пиезоелектрически излъчватели.
Основният елемент на излъчвателя е електроакустичен преобразувател (магнитострикционен или пиезоелектричен). Той е свързан със съвпадащо устройство, което предава акустична енергия от преобразувателя към обработваната среда, а също така създава размерите на излъчващата повърхност и интензивността на ултразвуковото поле.
Като правило, концентраторите на акустични вълноводи се използват като съвпадащи устройства - разширяващи се (за течности) или сближаващи се (за твърди вещества), резонансни (настроени на определена честота) или нерезонансни плочи.
Освен това устройството за съвпадение може едновременно да изпълнява функциите на режещ или друг инструмент (например при пробиване, заваряване, спояване). Понякога се използват преобразуватели, които работят без съвпадащо устройство (например, пръстенни преобразуватели, вградени в тръбопровода).
Ултразвукова обработка на твърди вещества използва се предимно за заваряване на метали, пластмаси и синтетични тъкани, за рязане на метали, стъкло, керамика, диамант и др. (например при пробиване, струговане, гравиране), както и при обработка на метали чрез натиск (изтегляне, щамповане, пресоване и др.).
Рязането на ултразвукови машини осигурява висока точност, позволява ви да получите не само прави кръгли отвори, но и изрези от сложни секции, извити канали. Ултразвукът, приложен към инструмента на конвенционална металорежеща машина (например бормашина, фреза), засилва обработката и подобрява трошенето на стружки.
Когато обработвате метали под налягане, ултразвуковите вибрации подобряват условията на деформация и намаляват необходимите сили. С ултразвуковото повърхностно втвърдяване се увеличават микротвърдостта и устойчивостта на износване и грапавостта на повърхността намалява. Във всички тези процеси ултразвукът обикновено се доставя с помощта на вълноводен концентратор към работните тела на машините (например към бормашина, ролки на валцована машина, матрица за преса, матрица).
Ултразвуково лечение в течности (течности) се основава главно на появата на кавитация. При определени условия на разпространение на ултразвукови вибрации в течна среда възникват редуващи се компресии и удължения с честотата на преминаващи вибрации. В момента на разтягане в капващата течност се образуват кухини, пълни с газ, пара или тяхна смес (така наречените кавитационни мехурчета). В момента на компресия мехурчетата се срутват, което води до ударни вълни с голяма амплитуда на налягането. Тези механични сили са причина за разрушителното действие на ултразвука. Местните ударни налягания често надвишават 980 МРа.
Някои кавитационни ефекти (воден чук, когато мехурчетата се срутят и микропотоците, възникващи в течността близо до мехурчетата) се използват при запояване и калайдисване, разпръскване, почистване на части и др. Други ефекти (нагряване на парите вътре в балона и тяхното йонизиране) се използват за иницииране и ускоряване на химичните реакции. Понякога за засилване на ултразвуковото лечениеи процесът се извършва при повишено налягане.
При запояване и калайдисване на метали (алуминий, титан, молибден), ултразвукът разрушава оксидните филми на повърхността на частите и улеснява процеса. Използвайки ултразвук, керамика, стъкло и други неметални материали могат да бъдат калайдисани и след това запоени. Ултразвукът се подава от концентратор на вълновод към спойка, поставена във вана или нанесена върху повърхността на част.
Препоръчително е да се използва ултразвук за почистване на части и монтажни единици със сложни форми от замърсяване в машиностроенето. Качеството на звуковото почистване е несравнимо с другите методи. Например, когато почиствате части с органични разтворители, 80% от замърсяването остава на повърхността, с вибрации - 25%, а с ултразвук - 0,5%.
Добри резултати се получават от използването на ултразвук за измиване на плодове, измиване на нишестени частици от картофи преди пържене, сушене.