Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 131
Текст из файла (страница 131)
При фильтровании пульпы, полученной з реаультате сернокислотного выщелачивания, периодич. наложение УЗ-вых колебаний на фильтрующую перегородку позволяет резко повысить скорость фильтрования. Воздействие нощного УЗ на обогатительные и гидрометаллургич. процессы связано с возникновением еж(щксй Среда акустических течеиий И кааитации, что вызывает перемешивание жидкости, ее гомогенизацию, ускоряет протекание процессов конвективной диффузии, оказывает влияние на температурное поле в среде. На границе твердая — жидкая 4(аза УЗ вызывает точечную эрозиз( твердой поверхности, ее очистку, раскрытие микропор п др. аффекты, что может быть использовано для измельчения твердой фазы или изменения состояния ее поверхности.
Эти действии УЗ также во многом определяютсн развитием в яшдкости кавитации и микропотоков, возникающих вблизи любой неоднородности среды. Кроме того, микропотоки существенно уменьшают толщину диффузионного слоя, что приводит к интенсификации процессов, где лимитирующим фантором нвляется скорость диффуаии через пограничный слой (см.
Тепламассаабмеи а ультраагукааам поле). В качестве источников УЗ в гндрометаллургич. и обогатительных процессах применяются гидрадпиамические иелучатели вихревого, щелевато п роторного типа, а также (в основном для лабораторных акспериментов) магкитсстрикциаииые преабрагааатели с излучающими диафрагмами. УЗ-вая обработка расплавленного металла приводит к его дегагации, г.
е. к уменьшению количества растворенного газа в расплаве. При обработке металлов УЗ в процессе их кристаллизации происходит нзмельчение макро- и микрозерен (рис. 1), устранение зоны столбчатых кристаллов, уменьшение степени неодиородности материала слитка по составу (рис. 2), Следствием структурных изменений в материале является улучшение его механич. и технологич.
свойств, и прежде всего пластичности. Рнс. 1. Мапраструятура кснтропьпсгс (а) и обработанного ультразвуком (б) слитков стали Х25Т. Уменьшено в 2 рава. Так, напр., относительное удлинение при испытании иа растяжение образца из стали Х25Т после обработки в процессе кристаллизации с применением УЗ увеличивается с 53 до 110. Это изменение свойств частично сохраняется в материале после деформации и термообработки.
УЗ может быть аффективно использован для обработ- 2.1 2,5 2,3 2,1 «Ы 1.0 1,т ),5 00 ИО 240 ЗЮ 400 400 500 (,л«а Рис. 2. Кривые распрепеленкя коипентрапнн хрома э осях э метауоскыя прсстраяствах певпрптсз стали ШХ15 в слитке, обработшшам ультразвуком (1), и в конт- рольном (0). ки сплавов на основе алюминия, меди, железа, никеля. Наиболее целесообраано испольаовать УЗ-вую обработку в таких технологич.
процессах получения слитка, где имеет место его последовательная кристаллизация и объем затвердевшей в единицу времени жидкой фазы является относительно небольшим и приблизительно постоянным. К таким процессам, в УЛЬТРАЗВУК В МЕТАЛЛУРГИИ Зйй частности, относятся непрерывная рааливка, вакуумный дуговой, злектрошлаковый и электроннолучевой методы переплава, при к-рых получаемый слиток имеет ряд недостатков, связанных с образованием крупнокристаллпч. столбчатой структуры.
Подробнее см. Крисгаалаазазия ультразвуковая УЗ применяется также для получения плавил ьно-литейными методами, композиционных материалов из иесплавляемых в обычных условиях компонентов (металлов, окислов и др.). В этом случае УЗ используется для введения частиц порошка упрочняющей фазы в расплав металла-матрицы, их смачивания н равномерного распределения по объему слитка. Существенную роль в этих процессах также иеран)т кзввтаивн и перемешивание расплава. Проне того, УЗ является эффективным средством интенсификации процессов ванной очистки металлов, Введение УЗ высокой интенсивности в металлы в твердом состоянии вызывает увеличение плотности структурных несовершенств (дислокаций, вакансий), что в свою очередь изиеняет свойства обрабатываемого материала и влияет на кинетику протекания диффузионных превращений и процессов пластической даформазаи.
Все это я значительной мере определяет возможность использовании УЗ при обработке металлов давлением, при термич, и химико-термич. обработке металлов и сплавов. Применение УЗ в процессах обработки металлов давлением позволяет снизить энергетвч. затраты, увеличить скорость процесса, повысить стойкость инструмента, улучшить качество поверхности иэделий, а также осуществить процесс деформации таких материалов, к-рые разрушаютсн при обычных способах обработки давлением (рнс.
3), УЗ применяетсн в процессах волочения проволоки и труб, прессования, штамповки, прокатки и др. Механизм дейстпия УЗ в процессах обработни металлов давленнеи связан с уменьшением сил контактного гаревая между инструментом и деформируемым металлом и изменением свойств последнего при суммарном воздействии знакопостояпиых и знакопеременных напрнжений. Применение УЗ в процессах термич. и химико- термвч, обработки вызывает их ускорение и изменение свойств металлов и сплавов, под- Рис.
З. Образны, полученные прв прессоваввв висмута с вс- иользезанвем Радиальных келебанвя матрвПы <а) и в отеут- !Ф етвав удьтр*- ай злука <а). вергнутых вовдействию ультразвука. Обработка отожженного металла УЗ приводит к его упрочненню, дефориированного — к разупрочнению. Так, воздействие УЗ-вых колебаний частотой 20 кГц с амплитудой )5— 20 икм з течение нескольких минут на образцы отожженной меди вызывает повышение предела текучести в 3 раза при снижении относительного удлинения на 40%. УЗ-вая обработка способствует ускорению процессов гомогенизирующего и рекристаллизационного отжита, фазовых превращений.
Например, в доэвтектоидных сталях УЗ вызывает ускорение распада в перлитной и бейниткой областях в несколько раз, в заэвтектоидных сталях приводит к интенсификации процессов выделения и коагуляции нарбидов. Использование УЗ в процессах низкотемпературного отпуска, естественного и искусственного старения приводит к значительному сокращению времени протекания процесса.
Для алюминиевых сплавов время старения сокращается в )Π— 30 раз, УЗ может быть использован для снятия внутренних напряжений. Так, отпуск в УЗ-вом поле закаленной стали ХВГ при темп-ре )50 'С в течение 0,5 ч позволяет снизить внутренние напряжения почти в 3 раза по сравнению с теми, к-рые остаются после 2-часового отпуска при )80 'С в отсутствии УЗ. Нарнду с изменением кинетики процессов термич. обработки, УЗ-вые колебания оказывают влияние па структуру обработанных материалов. Так, УЗ-вая обработка сталей в аустенитиой области уменьшает склонность к росту аустекитного зерна. 'УЛЪГРАВИУКОИАЯ ЧВХИОЛОГИН Использование УЗ прн химико-термич.
обработке (цементации, азотирования, боркрованкн) приводит к ускорению процесса или к увеличению толщины образующегося слоя. Напр., воздействие УЗ прн борнрованни стали 45 обеспечивает сокращение затраты вреиени в 4 — 5 раз и увеличлгие толщины слоя в 2 — 2,5 раза. Механизм влияния УЗ на процессы термич. и химико-териич. обработки связан с изменением тонкой структуры металла. Нод действием УЗ увеличивается плотность структурных несовершенств, что приводит к ускорению процессов диффузии. Так, коэфф. диффузии углерода в желеве и никеле при УЗ-вом воздеиствии возрастает в 3 — 4 раза.
П!ирокое практическое применение в металлургии нашла УЗ-вая очистка. Она обеспечивает удаление с поверхности иаделий разлвчных пленок, нагарон, жировых и других отложений. В порошковой моталлургии УЗ-вые колебания могут быть использованы для получения и днспергирования порошков, длн интенсификации процессов очистки их поверхности, для прес; сования, спекавия, пропитки жидким металлом пористых изделий н для проведения других процессов. Так, УЗ-вои способ распылении расплавов для приготовлении порошков лишен многих недостатков, прксущих способам механич. дробления и пневматич. распылеиин, химич, и электролитич.
методам диспергирования. В частности, использование УЗ-ного раглнхгиил дает возможноеть пОлучать практически монодисперсный порогпок с частпцами сферической формы (дваметром — 40 мкм при частоте УЗ 2()кРИ) без окисных пленок на поверхности. Зтии методом можно изготавливать порошки из сплавов и мягких и низких материалов. Лита Аг ренат к. А. ннр., Ультра- гаук з гвлреметаллургвн, М., 1969: Э си й н Г. И., Ультраггунсгаа обработка расплавленного алюш~ниа, М., 1966; А 6 р ам е в О. В., Кристаэлигапн» металлов а ультраггуаевом поле, М., 1979; С е а е р- Л е н к е В.
П., К а у б о г н ч В. В., С т си а н г в к о А. В., Обработка игтаалсв Лагленагм с ульграггукен, Мвнск, 1973. О. В. Абрамгг. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ вЂ” совокупность промышленных техпологич. процессов и методов обработки материалов, основанных на испольвонании воздействия УЗ на вещество и на характер протекания фиаико-хииич. процессов. В У. т. прилгеннется, как правило, УЗ значительной интенсивности, и действующие факторы связаны с игхингйннхш аффгхта.аи в ануковом поле.
В газах и жидкостях к действующим факторам ОтнесятСн ааугтнчгглиг течении, вызывающие процессы тгллгмассгебмгиа г ухьтраггукгагм поле; Существенную роль играют и агидгргмгтгриие гиги в звуковом поле. Основным действующим фактором в жидкости явлиется хагитацил и связанные с ней лагитациоииаа григиа, ггухгкгвихллрнай аФФект и другие янления. Большинство технологич. процессов и методов основывается на совместном действии ряда факторов и явлений, возникающих в УЗ-вом поле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
