Применение ультразвуковых

Для измерения других (кроме толщины) размеров изделий ультразвук применяют в настоящее время довольно редко, так как здесь более удобными оказываются другие средства измерения, например оптические. Применение ультразвука для измерения диаметров труб рационально в комплексных установках для ультразвукового контроля труб, включающих также дефектоскоп и толщиномер (см. рис. 3.10).

тока на постоянный, применение импульсного тока, а также реверсирование являются желательными элементами при электроосаждении серебра из цианистого электролита. При этом расширяется диапазон допустимых плотностей тока, улучшается внешний вид покрытий серебром, улучшается структура осадка, во многих случаях возможно получение полублестящих и даже блестящих осадков (электролит № 5 в табл. 2). Применение ультразвука также создает положительный эффект при электроосаждении серебра; повышаются допустимые плотности тока, особенно анодные, так как на анодах под действием ультразвука разрушаются пассивирующие пленки, потому что действие ультразвука подобно сильному перемешиванию. Ультразвук улучшает качество и структуру покрытия. Выход по току в цианистых электролитах серебрения высокий, около 100%, и зависит от применяемой плотности тока.

Для измерения других, кроме толщин, размеров изделий ультразвук в настоящее время применяют довольно редко, так как более -удобными оказываются другие средства измерения, например оптические. Применение ультразвука для измерения диаметров труб рационально в комплексных установках для УЗ К труб, включающих также дефектоскоп и толщиномер.

*1 Применение ультразвука для диагностики свойств композитов см. В. А. Латишенко. Диагностика жесткости и прочности материалов. Рига, «Зииатпе», 1968. 320с.; М. В. Гершберг, С. В. Илюшин, В. И. Смирнов.

Применение ультразвука позволяет вести процесс пайки даже таких активных металлов, как алюминий, без флюсов. Разрушение окисной пленки происходит под действием кавитационных пузырьков, возникающих в расплавленном припое. Пайка осуществляется специальными паяльниками, рабочая часть которых не только нагревается, но и колеблется с частотой в десятки килогерц.

Для получения композиционных материалов, армированных дискретными волокнами, применяют способ введения дискретных волокон в тигель с расплавленным металлом, находящийся в печи, создающей его интенсивное вращение (патент США № 3753694, 1973 г.). При этом волокна вводятся в образующуюся при вращении в расплаве воронку. В процессе вращения волокна распределяются во всей массе металла, затем скорость вращения снижается, но только до уровня, когда дискретные волокна еще удерживаются во взвешенном состоянии внутри массы жидкого металла, а затем быстро охлаждают полученный композиционный материал. Аналогичные материалы могут быть получены с применением ультразвука. В этом случае дискретные волокна подвергают последовательной ультразвуковой обработке вначале во внутренней полости трубчатого излучателя ультразвука, служащего также для ультразвуковой обработки расплава, а затем непосредственно в объеме расплава. Применение ультразвука улучшает смачиваемость волокон расплавом и способствует равномерному распределению дискретных волокон в матрице. Оба приведенных выше способа позволяют получить композиционный материал с равномерно распределенными, но хаотически ориентированными дискретными

ка определяется прежде всего составом электролита: высокая концентрация ионов металла допускает высокую плотность тока. Для повышения рабочей плотности тока и сокращения времени обработки изделий в ванне имеется несколько способов: периодическое изменение направления тока (реверсирование тока), применение ультразвука, наложение переменного тока на постоянный и др. Один •из способов повышения плотности тока — перемешивание электролита для выравнивания концентрации раствора. Оно осуществляется с помощью воздуха (барботирование), перекачкой из одной емкости в другую, движением подвесочных приспособлений и другими способами. Повышенная температура ванны также благоприятствует применению высоких плотностей тока, поэтому большая часть гальванических процессов осуществляется при повышенных температурах. Толщина гальванических покрытий выбирается в зависимости «т назначения изделий и требований, предъявляемых к покрытиям. Для выбора вида и толщины гальванических покрытий, условий их получения необходимо пользоваться Государственными стандартами единой системы защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС).

Электрохимическая обработка — разработка новых процессов как чисто электрохимических, так и комбинированных элек-трохимикоабразивных, электроэрозионных, электрохимических — ультразвуковых и т. п.; повышение точности обработки с целью исключения из технологического процесса финишной операции шлифования; расширение области применения электромеханической обработки, включая: плоское и профильное шлифование, электролитическое хонингование и суперфиниширование, электроалмазную шлифовку прямозубых конических колес, многопозиционную электрохимическую прошивку отверстий, комбинированную электрохимическую обработку с механической доводкой токопроводящими кругами точных фасонных отверстий; применение ультразвука для целей интенсификации процесса электрохимической обработки и снижения энергоемкости.

35. Применение ультразвука в технологии машиностроения. Сборник. М., Машгиз, 1960.

4. М а к а р о в Л. О. Методика расчета стержневых экспоненциальных ультразвуковых концентратов. Сборник «Применение ультразвука в промышленности». Под редакцией Ноздрева В. Ф. М., Машгиз, 1959.

Инж. В. X. КУРНЯВКО ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ПРИБОРОСТРОЕНИИ

Коэффициент затухания 6 в значительной степени зависит от отношения средней величины зерна d в металле и длины акустической волны X. Чем больше отношение X/d , тем меньше коэффициент затухания. Коэффициент затухания обратно пропорционален частоте/(так как X = C/J). Короткие волны большой частоты легко затухают, отражаясь от границ зерен кристаллов. Для малоуглеродистых сталей X/d > 10, затухание мало и возможно применение ультразвуковых волн для контроля. При X/d < 10 затухание происходит наиболее интенсивно. В деталях, выполненных электрошлаковой сваркой, в сварных соединениях из аустенитных сталей, меди, чугуна, где структура крупнозернистая, ультразвуковой контроль затруднен, так как длина волны сопоставима с величиной среднего зерна. В алюминиевых и титановых сплавах контроль УЗК не вызывает затруднений.

Коэффициент затухания 5 в значительной степени зависит от отношения средней величины зерна d в металле и длины акустической волны X. Чем больше отношение X./d , тем меньше коэффициент затухания. Коэффициент затухания обратно пропорционален частоте/ (так как А. = C/J). Короткие волны большой частоты легко затухают, отражаясь от границ зерен кристаллов. Для малоуглеродистых сталей X/d > 10, затухание мало и возможно применение ультразвуковых волн для контроля. При X/d < 10 затухание происходит наиболее интенсивно. В деталях, выполненных электрошлаковой сваркой, в сварных соединениях из аустенитных сталей, меди, чугуна, где структура крупнозернистая, ультразвуковой контроль затруднен, так как длина волны сопоставима с величиной среднего зерна. В алюминиевых и титановых сплавах контроль УЗК не вызывает затруднений.

Применение ультразвуковых методов для композиционных материалов из-за сильного затухания упругих волн возможно только при условии снижения частоты в области ниже 1 мГц. Для крупногабаритных конструкций и изделий с толщиной свыше 50—100 мм частотный диапазон в зависимости от типа материала и контролируемого параметра должен находиться в области 50—500 кГц. При контроле физико-механических характеристик для повышения точности измерений необходимы малое затухание и высокая крутизна переднего фронта упругой волны. Однако малое затухание можно получить только на низких частотах (20—200 кГц), а высокую крутизну переднего фронта — на высоких частотах. При контроле дефектов снижение частоты приводит к снижению чувствительности и разрешающей способности, увеличению длительности сигнала (мертвой зоны), а повышение частоты уменьшает диапазон контролируемых толщин. Таким образом, применение ультразвуковых методов для композиционных материалов выдвигает ряд новых требований, осуществление которых приведет к изменению методики контроля, конструкции преобразователей и принципиальных электрических схем приборов. К этим требованиям относятся:

Ультразвуковые колебания, помимо размерной обработки, применяют для интенсификации и повышения качества ряда технологических процессов. Применение ультразвуковых колебаний для очистки и обезжиривания деталей основано на использовании явлений кавитации, которой сопровождается наложение ультразвукового поля на жидкую среду. Кавитация — это зарождение и быстрое исчезновение полостей и пузырьков, вызывающее быстрые перепады давлений на микроучастках очищаемой детали, интенсивное перемешивание жидкости, отрыв загрязнений !от поверхности деталей и их разрушение. Ультразвуковой очистке можно подвергать детали различных размеров и формы. Скорость очистки повышается с увеличением мощности до 1 Вт/см2, при которой наступает явление кавитации. С учетом потерь и к. п. д. преобразователя расчетную удельную мощность принимают равной 5—10 Вт/см2. Очистка деталей от нежировых загрязнений более быстро идет в воде, чем в органических растворителях. Помогает также продувка ванны воздухом. Очистка ускоряется, если детали предварительно подогревают: нагрев делает жировые загрязнения более вязкими, легко удаляемыми.

Применение ультразвуковых установок не ограничивается областью приготовления эмульсий. По данным Л. Бергмана [194], ультразвуковые аппараты с успехом используются и для диспергирования твердых тел в жидкостях.

ных температурах эффективно применение ультразвуковых колебаний, которые уменьшают упругое последействие после снятия нагрузки при прессовании и несколько повышают относительную плотность спрессованных изделий, расширяя возможности их изготовления в виде втулок и других форм [26].

Наиболее эффективным оказалось применение ультразвуковых колебаний малой амплитуды (2 ... 5 мкм) при обработке жаропрочных, тугоплавких, титановых сплавов и других материалов, характеризующихся плохой обрабатываемостью резанием.

Эффективным оказалось также применение ультразвуковых колебаний при ЭФЭХ методах обработки. Так, рациональное совмещение электрохимической и ультразвуковой обработки твердых сплавов позволяет в десятки раз повысить производительность труда и в несколько раз снизить износ инструмента и удельный расход электроэнергии.

Большие возможности открывают тепловые методы для контроля многослойных изделий со слоями из монолитных или композиционных материалов [1], где в ряде случаев они могут оказаться незаменимыми при контроле многослойных изделий из легких композиционных материалов. С их помощью выявляются дефекты, которые не обнаруживаются другими методами, например радиографическим, ультразвуковым и электромагнитным, поскольку применение ультразвуковых методов в этих случаях затрудняется волокнистой или мелкодисперсной структурой композиционных материалов, из-за чего создаются многократные отражения и происходит сильное затухание ультразвука, а применение рентгеновского излучения неэффективно, наоборот, из-за слабого взаимодействия его с материалом небольшой плотности. При тепловом контроле изделий из композиционных материалов в роли положительного фактора сказывается особенность тепловых процессов, заключающаяся в том, что на результаты контроля оказывают влияние усредненные теплотехнические характеристики материала. Разная теплопроводность компонентов многослойного изделия и клеящих веществ дает возможность осуществлять их тепловой контроль как в стационарном, так и в переходном тепловом режимах.

124. Дзенис В.В. Применение ультразвуковых преобразователей с точечным контактом для неразрушающего контроля. Рига, Знание, 1987. 262 с.

Весьма эффективным средством повышения моющей способности жидкостей является применение ультразвуковых колебаний, особенно в режиме кавитации. Под действием ударных волн и кумулятивных струй жидкости, образующихся при захлопывании кавитационных пузырьков, от обрабатываемой поверхности могут быть отделены загрязнения, даже довольно прочно связанные с поверхностью, например, некоторые типы лакокрасочных покрытий. Важную роль при этом играет ультразвуковой капиллярный эффект, ускоряющий проникновение моющей жидкости под слой загрязнений и отделение их от поверхности. Интенсивное диспергирование загрязнений под действием ультразвука препятствует выпадению их в осадок и тем самым обеспечивает качественную очистку. Применяют колебания частотой 15 ... 25 кГц, интенсивностью, на порядок превышающей пороговое значение для возникновения кавитации 0,1 ... 0,2 кВт. Эффект УЗ-пропитки не зависит от направления колебаний вибратора относительно поверхности ОК, однако УЗ-колебания экранируются объектом.