«Ультразвуковая обработка»

воздействие Ультразвука (обычно с частотой 15—50 кгц) на вещества в технологических процессах. Для У. о. применяют технологические аппараты с электроакустическими излучателями либо аппараты в виде свистков (См. Свистки) и сирен (См. Сирена). Основной элемент излучателя — электроакустический преобразователь (См. Электроакустические преобразователи) (магнитострикционный или пьезоэлектрический) — соединён с согласующим устройством, которое осуществляет передачу акустической энергии от преобразователя в обрабатываемую среду, а также создаёт заданные техническими условиями размеры излучающей поверхности и интенсивность ультразвукового поля. В качестве согласующих устройств используют, как правило, волноводные концентраторы акустические (См. Концентратор акустический)— расширяющиеся (обычно при У. о. жидкостей) или сужающиеся (обычно при У. о. твёрдых веществ), резонансные (настроенные на определённую частоту) или нерезонансные пластины. Согласующее устройство, кроме того, может одновременно выполнять функции режущего или какого-либо др. инструмента (например, при сверлении, сварке, пайке). Иногда применяют преобразователи, работающие без согласующего устройства (например, кольцевые преобразователи, встроенные в трубопровод).

У. о. твёрдых веществ используется в основном для сварки металлов, пластмасс и синтетических тканей (см. Ультразвуковая сварка), при резании металлов, стекла, керамики, алмаза и т.п. (например, сверлении, точении, гравировании), а также при обработке металлов давлением (волочении, штамповке, прессовании и др.).

Резание на ультразвуковых станках (См. Ультразвуковой станок)обеспечивает высокую точность, позволяет получать не только прямые круглые отверстия, но и вырезы сложных сечений, криволинейные каналы. Ультразвук, подведённый к инструменту обычного металлорежущего станка (например, сверлу, резцу), интенсифицирует обработку и улучшает дробление стружки (см. Вибрационное резание). При обработке металлов давлением ультразвуковые колебания улучшают условия деформирования и снижают необходимые усилия. При ультразвуковом поверхностном упрочнении повышаются микротвёрдость и износостойкость, снижается шероховатость поверхности. Во всех этих процессах ультразвук обычно подводят с помощью волноводного концентратора к рабочим органам машин (например, к сверлу, валкам прокатного стана, штампу пресса, фильере).

У. о. в жидкостях (жидкостей) основана главным образом на возникновении кавитации (См. Кавитация). Некоторые эффекты кавитации (гидравлические удары при захлопывании пузырьков и микропотоки, возникающие в жидкости около пузырьков) используются при пайке и лужении, диспергировании, очистке деталей и т.д. Другие эффекты (разогрев паров внутри пузырька и их ионизация) используются для инициирования и ускорения химических реакций. Иногда для интенсификации У. о. процесс ведут при повышенном давлении.

При пайке и лужении металлов, например алюминия, титана, молибдена, ультразвук разрушает окисные плёнки на поверхности деталей и облегчает течение процесса. С использованием ультразвука можно лудить, а затем паять керамику, стекло и др. неметаллические материалы. Ультразвук подводят волноводным концентратором к припою, помещенному в ванну или нанесённому на поверхность детали.

Очистка ультразвуком поверхностей деталей от металлической пыли, стружки, нагаров, жировых и др. загрязнений обеспечивает более высокое, чем др. способы, качество — остаётся не более 0,5% загрязнений. Некоторые детали, имеющие сложную форму и труднодоступные места, можно очистить только при У. о. Очистку обычно осуществляют в ваннах со встроенными электроакустическими излучателями; в рабочую жидкость добавляют поверхностно-активные вещества. Для снятия заусенцев с деталей в жидкость вводят абразивные частицы, которые в несколько раз ускоряют обработку (см. Вибрационная обработка).

Дегазацию (освобождение от газов) жидкостей осуществляют при малой (обычно ниже порога кавитации) интенсивности ультразвука. Мелкие газовые пузырьки, взвешенные в жидкости, сближаются друг с другом, слипаются (см. Коагуляция) и всплывают на поверхность. Дегазации подвергают расплавы оптических стекол, жидкие алюминиевые сплавы (см. Газы в металлах) и др. жидкости. У. о. используют при обогащении (флотации (См. Флотация)) руд — газовые пузырьки оседают на поверхностях частичек минералов и всплывают вместе с ними.

У. о. оказывает благоприятное влияние на процесс кристаллизации расплавов металлов при литье, что существенно улучшает структуру слитка и его механические свойства.

Для образования эмульсий обычно используют ультразвуковые аппараты в виде свистков или сирен. Приготовление суспензий в основном ведут в аппаратах с магнитострикционными преобразователями (См. Магнитострикционный преобразователь), работающими при повышенном давлении (см. Диспергирование).

Образование аэрозолей (См. Аэрозоли) происходит при У. о. жидкости в тонком слое с помощью волноводного концентратора, который представляет собой распылительную насадку.

При У. о. хорошо деполимеризуются в растворах высокомолекулярные соединения. Это свойство используется, например, при синтезе различных блок- и привитых сополимеров, для получения из природных полимеров ценных низкомолекулярных веществ (см. Механохимия полимеров).

У. о. ускоряет многие массообменные процессы (растворение, экстрагирование, пропитку пористых тел и т.п.), ход которых ограничивается скоростью диффузии. Действие высоких температур внутри кавитационных пузырьков, уменьшение толщины пограничного слоя и его турбулизация интенсифицируют также протекающие совместно химические и массообменные процессы (например, хемосорбцию (См. Хемосорбция)).

У. о. в газах (газов) вызывает коагуляцию аэрозолей и пыли (укрупнение и осаждение взвешенных в газах мелких частиц) и применяется, например, в акустическом пылеуловителе (См. Акустический пылеуловитель).

При возбуждении ультразвука в нагретом газе (сушильном агенте) интенсифицируется сушка пористых тел — ускоряется испарение со свободной поверхности жидкости, в капиллярах возникают акустические течения и т.п. Ультразвуковая сушка обычно применяется совместно с др. видами сушки, например инфракрасной, высокочастотной; в качестве источников ультразвука используют сирены.

У. о. — один из наиболее обширных разделов электрофизических и электрохимических методов обработки (См. Электрофизические и электрохимические методы обработки). Дальнейшее её развитие в основном связано с увеличением мощностей и рабочих объёмов ультразвуковых аппаратов, а также с детальным изучением физических и физико-химических процессов, протекающих в ультразвуковом поле. Расширяется область практического использования У. о., например в пищевой промышленности для осветления вин и ликёров; в фармацевтической— для стерилизации и приготовления различных препаратов и т.д.

Лит.: Физика и техника мощного ультразвука, [кн. 3], М., 1970; Ультразвуковая технология, под ред. Б. А. Аграната, М., 1974; Хорбенко И. Г., Ультразвук в машиностроении, М., 1974.

С. Л. Пешковский.

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА - осуществляется с помощью ультразвука. Применяется для сварки, при сверлении, шлифовании, гравировании твердых материалов, пайке и лужении, получении аэрозолей, эмульсий и суспензий, очистке деталей от загрязнений и в других процессах. Производится с помощью газо- и гидроструйных излучателей, сирен и электроакустических преобразователей.

ultrasonic machining

ultrasonic machining

ультразвукова́я обрабо́тка

применяется для сварки, при сверлении, шлифовании, гравировании твердых материалов, пайке и лужении, получении аэрозолей, эмульсий и суспензий, очистке деталей от загрязнений, диспергирования твердых порошкообразных материалов, полимеризации либо деструкции высокомолекулярных соединений, ускорения химических процессов, очистки газов от твердых частиц и в других процессах. Производится с помощью ультразвуковых излучателей, сирен и электроакустических преобразователей.

* * *

УЛЬТРАЗВУКОВА́Я ОБРАБО́ТКА, осуществляется с помощью ультразвука. Применяется для сварки, при сверлении, шлифовании, гравировании твердых материалов, пайке и лужении, получении аэрозолей, эмульсий и суспензий, очистке деталей от загрязнений и в других процессах. Производится с помощью газо- и гидроструйных излучателей, сирен и электроакустических преобразователей.

(a.ultrasonic mineral treatment; н.Ultraschallbehandlung der Mineralien; ф.traitement aux ultra-sons des mineraux utiles; и.elaboracion ultrasonora de minerales, labra ultrasonora de minerales) - технол. процесс целенаправленного воздействия упругих колебаний частотой выше 16-20 кГц на жидкие, газообразные и твёрдые среды для ускорения массо- и теплообмена, хим. реакций, разрушения, уплотнения и коагуляции в них.

У. o. применяется для флотации и перемешивания жидкофазных сред при подготовке пульп, диспергирования глинистых включений, очистки поверхностей минеральных частиц, разделения и классификации технол. суспензий, фильтрации пром. жидкостей и сточных вод, получения аэрозолей, очистки газов от твёрдых частиц, сушки сыпучих материалов, повышения производительности бурения и резания горных пород и т.п. При флотации У. o. может применяться для изменения на мол. уровне физ. и физ.-хим. свойств воды, поверхности воздушных пузырьков и капель нерастворимых флотореагентов-собирателей, гидратных слоев на поверхности минеральных частиц, полного эмульгирования флотореагентов, повышения избират. способности минеральных частиц и реагентов-собирателей в коллективной флотации.

Для У. o. используются высокоинтенсивные упругие колебания (колебания c повышенными значениями амплитуды). Ультразвук обладает большим поглощением в жидкофазных и газообразных средах, что определяет его применение для разовой обработки лишь малых технол. объёмов; при воздействии на твёрдые тела может осуществляться локальная У. o. и разрушение поверхности. Mалая длина ультразвуковой волны позволяет создать фокусирование излучений в точке обрабатываемого объёма, что ведёт к резкому повышению интенсивности упругих колебаний. C увеличением объёма воздействий за счёт необходимости повышения мощности источника значительно возрастает энергоёмкость процесса У. o., что становится экономически невыгодным при произ-ве продукции относительно малой стоимости. У. o.- составная часть акустич. технологий, использующих также инфразвуковые низкочастотные звуковые колебания. Cочетание У. o. c вибрационными процессами позволяет при нек-ром снижении эффективности воздействия на процесс уменьшить влияние недостатков У. o.

B качестве интенсифицирующих факторов при У. o. используются нелинейные акустич. эффекты: знакопеременное давление; радиационное давление; акустич. течения; кавитация; относит. движение взвешенных частиц в жидкости и газах, приводящих к повышению эффективности процессов перемешивания, эмульгирования, растворения и диспергирования твёрдой фазы и газовых пузырьков в жидкости, окислительно- восстановит. и электрохим. реакций, теплоотдачи от поверхностей сред, снижение сопротивления разрушению твёрдых тел и др. Для каждого технол. процесса используется один или неск. физ. эффектов.

Для У. o. применяются установки в виде замкнутых аппаратов для цикличных процессов или устройств трубного типа для проточной обработки жидкостей. Излучателями служат магнитострикционные и пьезоэлектрич. электромеханич. преобразователи, гидродинамич. свистки, газовоздушные сирены и др. B ультразвуковых установках колебания вводятся в обрабат. среду c помощью источников разл. формы, встраиваемых в стенки установок или размещаемых внутри объёма. При воздействии на г. п. применяются ультразвуковые излучатели спец. конструкции.Литература: Ультразвук в обогащении полезных ископаемых, A.-A., 1972; Aкустическая технология в обогащении полезных ископаемых, Под редакцией B. C. Ямщикова, M., 1987.B. A. Глембоцкий, B. C. Ямщиков.

воздействие ультразвуком на вещество. У. о. производится газо- и гидроструйными излучателями (см.. напр., Гартмана генератор), сиренами и электроакустич. преобразователями (в осн. магнитострикционными преобразователями). Для усиления амплитуды УЗ в в-ве совместно с электроакустич. преобразователями используются акустич. концентраторы. У. о. твёрдых веществ включает размерную обработку твёрдых и хрупких материалов на ультразвуковых станках, лужение и паяние металлов, керамики, стекла и т. п., сварку ультразвуком металлов и полимеров. У. о. в кавитирующпх жидкостях включает очистку деталей от жировых и др. загрязнений, снятие заусенцев, диспергирование твёрдых порошкообразных материалов в жидкостях, эмульгирование несмешивающихся жидкостей, получение аэрозолей, полимеризацию либо деструкцию высокомолекулярных соединений, дегазацию расплавов металлов и др. жидкостей, ускорение массообменных и хим. процессов (напр., экстрагирования, хемосорбции, диффузии), разрушение биол. объектов (напр., микроорганизмов). Этот вид У. о. базируется на использовании вторичных эффектов кавитации - высоких локальных давлениях и темп-рах, образующихся при захлопыванни кавитац. каверн. У. о. в газах включает сушку сыпучих, пористых и др. материалов, очистку газов от твёрдых частиц и аэрозолей. См. рис.

Схема ультразвуковой обработки отверстий: 1 - подвод охлаждающей воды; 2 - магнитострикционный вибратор; 3 - суппорт; 4 - отвод воды; 5 - съёмный стержень; 6 - инструмент; 7 - подача суспензии; 8 - обрабатываемая заготовка; 9 - переходник

К ст. Ультразвуковая обработка. Схема ультразвукового паяльника: 1 - наконечник; 2 - магнитострикционный излучатель; 3 - обмотка, соединённая с ультразвуковым генератором; 4 - обмотка для нагревания наконечника; 5 - припой; 6 - кавитационные пузырьки, разрушающие оксндную плёнку 7

ultrasonic machining

trattamento con ultrasuoni [ultrasonoro]

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА - осуществляется с помощью ультразвука. Применяется для сварки, при сверлении, шлифовании, гравировании твердых материалов, пайке и лужении, получении аэрозолей, эмульсий и суспензий, очистке деталей от загрязнений и в других процессах. Производится с помощью газо- и гидроструйных излучателей, сирен и электроакустических преобразователей.

Большой Энциклопедический словарь. 2000.

Источник: