Кавитационные пузырьки, возникающие в ультразвуковом поле, различны но размерам, их диаметры колеблются от 0,01 до 1,0 мм. Этим размерам соответствуют собственные резонансные частоты пузырьков 600—6 кГц. Для заданных переменного давления и частоты звука существуют минимальный и максимальный радиусы пузырьков, способных кавитировать. По этой формуле можно оценить частотную зависимость кавита-ционной прочности воды. По мере увеличения частоты кавитировать могут лишь те пузырьки, резонансные частоты которых лежат выше указанной частоты, т. е. пузырьки все меньшего и меньшего радиуса. Порог кавитационной прочности с ростом частоты повышается.
Особенности развития ультразвуковой кавитации в жидкости зависят от ее плотности, вязкости, температуры, молекулярного веса, сжимаемости, содержания газов, наличия инородных микроскопических включений, частоты и интенсивности ультразвуковых колебаний, статического давления и др. Целенаправленным изменением некоторых из этих факторов можно влиять на активность ка-витациоииого процесса в нужном направлении. Так, например, в воде кавитация развивается более интенсивно, чем в органических растворителях. Наличие газа в жидкости повышает эффективность кавитационных явлений. С увеличением температуры жидкости интенсивность кавитации растет до определенного максимума, пройдя который, начинает уменьшаться. Эффективность действия кавитации находится в прямой зависимости от интенсивности ультразвуковых колебаний при ее увеличении до определенного уровня и в обратной зависимости от их частоты.
|
Существуют технологические операции, которые выполнимы только ультразвуковым методом. Этот метод особенно эффективен при обработке отверстий и полостей сложной конфигурации в изделиях из хрупких материалов, обработка которых другими методами либо затруднена, либо вообще невозможна. Возросшая необходимость в использовании указанных материалов в машино- и приборостроительной, инструментальной, электронной и других отраслях промышленности привела к быстрому развитию и усовершенствованию ультразвукового метода размерной обработки, созданию и внедрению в производство ультразвуковых станков, преимущественно копировально-прошивочных.
Труднообрабатываемые материалы — это жаропрочные, магнитные, коррозионно-стойкие, антикавитационные стали и твердые сплавы, полупроводниковые материалы, радиокерамика, алмаз, рубин, кварц, керсил, люкор, термосил, ситал, феррит и другие материалы. Представители этой группы материалов обладают химической и термической стойкостью, огнеупорностью, структурной и оптической однородностью и другими ценными свойствами, которые обусловили изготовление из них ряда изделий в различных отраслях техники.
Установка состоит из ультразвукового генератора и технологического устройства. На установке можно очищать не только металлические, но и пластмассовые детали любой формы размером 250 X 260 X 50 мм. Можно очищать также детали трубчатой формы диаметром 4— 450 мм и с толщиной стенки до 1 мм. Производительность установки 500—1000 деталей в час.
Несложная механизация некоторых вспомогательных операций ультразвуковой очистки деталей дает возможность автоматизировать весь процесс и еще более повысить производительность труда.
Автоматизированная ультразвуковая линия состоит из 16 генераторов общей мощностью 320 кВт с 72 преобразователями, расположенных в двух ультразвуковых ваннах. Полосовая сталь шириной 900 мм, толщиной 0,35 мм перемещается со скоростью 150 ммин. Протяженность линии более 40 м. Внедрение линии позволило повысить выход высших марок трансформаторной стали на 13 %, увеличить выпуск готовой продукции по электроизоляционным покрытиям на 35 % и в 4 раза уменьшить расход химикатов.