Файл: Хорбенко, И. Г. Ультразвук в машиностроении.pdf

кое поверхностное натяжение фреонов позволяет приме­ нять их для очистки изделий сложных профилей.

{’"Эффективность очистки и кавитационная эрозия завіітгят от температуры жидкостное которой производится очистка. При повышении температуры растет давление паров и газов в кавитационных пузырьках и уменьшается сила ударов при их захлопывании. При этом раствори­ мость газов в жидкости понижается и увеличивается коли­ чество зарождающихся кавитационных пузырьков и соот­ ветственно число ударов в единицу времени.

Эти противоположно действующие факторы и обуслов­ ливают оптимальный температурный интервал воздей­ ствия кавитации на очистку. Для каждой среды существует температура, при которой эрозия достигает максимума. ^Наибольшее влияние на очистку в органических раствори­ телях кавитация оказывает при температуре 15—20° С. у При низких температурах загрязнения растворяются хуже.ГНаиболее благоприятной для эффективного раство­ ряющего действия и воздействия ультразвуковой кави­ тации является температура рабочей жидкости 20—25° С. д Отмечено, что понижение температуры ниже 18—20° С нецелесообразно ввиду того, что на поверхности может конденсироваться влага, способная вызвать коррозию. Оптимальной температурой раствора при очистке сталь­ ных шлифованных деталей от жидкого машинного масла является 40—50° С. Это подтверждается и тем, что при этих температурах возникает максимальная кавитация. А при очистке, например, деталей от полировочной пасты целесообразно повысить температуру растворителя до 60° С, так как при этом вязкость пасты понижается и об­ легчается ее диспергирование.

Проведенные исследования показали, что на интенсив­ ность процесса ультразвуковой очистки в жидкой среде влияет температура раствора [107]. Давление в ударной волне, от которого непосредственно зависит интенсив­ ность эрозии, пропорционально максимальному давле­ нию Ртах в момент сжатия, определяемому из выражения

Рп

давление внутри пузырька при его максимальном ра­

10Ö

характеризующий содержание воздуха и полости при по­ стоянной температуре; Z = ^vmax — безразмерный минимальный радиус пузырька.

Таким образом, при данном гидростатическом давле­ нии Р 0 максимальное давление Ртах и, следовательно, эрозия Q будут зависеть от величин Pd, Рв и Z. С повыше­ нием температуры жидкости растворимость газов, нахо­ дящихся в жидкости, и давление воздуха Рв в полости падают. При повышении температуры снижается порог кавитации, что приводит к увеличению числа кавитацион­ ных пузырьков и интенсификации процесса очистки. Вместе с тем в связи с уменьшением содержания воздуха

к увеличению эрозии. При дальнейшем повышении тем­ пературы параметр воздухосодержания б увеличивается вследствие значительного повышения давления насыщен­ ных паров, давление внутри пузырька при максимальном радиусе увеличивается и ударная волна, а вместе с ней и эрозия ослабляется. Опыты, проведенные на различных образцах, показали, что как эрозия, так и качество очистки сильно зависят от температуры рабочего раствора, причем существует максимум эрозий при температуре 49—54° С.

Ученые разработали стройную систему механизма раз­ рушений загрязнений и пленок с помощью ультразвука. (Условно определено пять разновидностей разрушений; отслоение, эмульгирование, эрозия, гидроабразивные от­ слоения и растворение. Факторов, из которых склады­ вается механизм разрушения, тоже несколько: кавита­ ция, радиационное давление, акустические течения и спе­ цифические эффекты [6]. Разрушение, отделение и рас­ творение пленки загрязнений при ультразвуковой очистке происходят в результате совместного действия химически активной среды и факторов, возникающих в жидкости под влиянием приложенного акустического полЯГС На рис. 30 изображена схема зависимости эффективности ультразвуковой очистки от различных факторов. Стрелки на схеме показывают, каким образом действует каждый из факторов на процесс разрушения пленок загрязнений. Одни факторы действуют непосредственно на процесс

109

в которую встроен ультразвуковой преобразователь. Ис­ пользуются как магнитострикционные преобразователи из пермендюра, никеля и феррита, так и пьезоэлектрические из керамики. Ввод ультразвуковых колебаний в ванну производится, как правило, через пластину постоянного или переменного сечения (мембрану), имеющую хороший акустический контакт с преобразователем. Геометрические размеры излучающей пластины выбираются такими, чтобы можно было получить наилучшее согласование полного сопротивления преобразователя с волновым сопротивле­ нием среды, а следовательно, и максимальную интенсив­ ность ультразвуковых колебаний. В последнее время ста­ раются использовать магнитострикционные преобразова­ тели с равномерно распределенным полем. Некоторые ультразвуковые установки оборудуются дополнительными специальными устройствами: ручными или механическими транспортерами, барабанами, корзинами, ваннами опо­ ласкивания, сушильными камерами, системой подогрева раствора и др. Все эти устройства позволяют повысить производительность и качество очистки.

Конструктивные особенности технологических устройств, установок й оборудования для ультразвуко­ вой очистки определяются формой и размерами очищае­ мых деталей, видами загрязнений, требованиями к ка­ честву поверхности и задаваемой производительностью.

ВСоветском Союзе разработана серия промышленных

иопытных образцов ультразвуковых агрегатов, устройств

иванн для очистки различных деталей и узлов, применяю­ щихся на различных промышленных предприятиях. Это ванны УЗВ-15М, УЗВ-16М, УЗВ-17М, УЗВ-18М, УЗВМ-З, УЗВТ-З; агрегаты УЗА-1, УЗА-6, УЗА-9, УЗА-ЮМ,

УЗУ2-25,0, УЗУб-10,0, ІЗУІ-63/16-0, УО-22, УЗВД-6,

УЗВД-8; устройства УОГ-1, УОГ-2, УОГ-3, УОГ-4; стенды СУОГ и др. Все перечисленные ультразвуковые ванны, агрегаты, установки и устройства внедрены в про­ изводство и дали значительный экономический эффект.

Ультразвуковые ванны УЗВ-15М, УЗВ-16М, УЗВ-17М, УЗВ-18М (табл. 12) предназначены для очистки деталей от жировых и механических загрязнений. Очистка деталей производится в водных растворах щелочей и синтетических поверхностно-активных веществ. Для очистки в жидкостях возбуждаются ультразвуковые колебания. Их источником

Ш

Т а б л и ц а 12

Техническая характеристика ультразвуковых ванн

Х а р ак те р и сти к а У ЗВ -15М У ЗВ -16М УЗВ-17М У ЗВ -18М

служит магнитострикционный преобразователь ПМС-6-22. Ванны заключены в звукоизоляционные кожухи с крыш­ ками и имеют встроенные бортовые отсосы, присоединяе­ мые к цеховым вентиляционным системам. Конструкцией ванн предусмотрена возможность нагрева или охлаждения в них жидкости. Монтаж электрических цепей ванн не рассчитан на применение горючих жидкостей. Все детали, соприкасающиеся с жидкостями, изготовлены из анти­ коррозийных материалов.

Ультразвуковая механизированная ванна УЗВМ-З (рис. 31) предназначена для очистки мелких деталей раз­ личных приборов от жировых и механических загрязне­ ний в водных, щелочных и нейтральных растворах, а также в среде жидкого фреона Ф-113. Магнитострикционный пре­ образователь типа ПМС-38 с равномерно распределенным полем встроен в дно ванны. Очищаемые детали загру­ жают в сетчатый барабан, который вращается с помощью

112