Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В новейших способах звуковпдеиия и визуализации звуковых полей используются методы акустич. голографии. Кроме того, для визуализации используются различные вторичные эффекты в звуковом поле типа воздействия ка протекание зимич. Реакций. Визуализация звуковых полей применяется в наиболее совершенных устройствах УЗ-вой диагностики в дефектоскопии. Воздействие ультраавука на вещество. Активное воздействие УЗ яа вещество, приводящее к необратимым изменениям в пем, или воадействие УЗ иа физич.
процессы, влияющее иа их ход, обусловлено в большинстве случаев пелииейиыми эффектами в звуковом поле. Такое воздействие широко используется в промышлепкой технологии; при этом решаемые с помощью УЗ-вой технологии задачи, а также и сам механизм УЗ-вого воадействия различны для разных сред. В газах основным действующим фактором являются акустич. течения, вызывающие ивтеясивпое перемешиваиие среды и ускоряющие процессы теялолассообмена в ультразвуковом аезе в несколько рач. При атом действие акустич. потоков оказывается значительно более эффективвым, чеч действие обычных, гидродииамич., поскольку пограничный слой их имеет меньшую толщииу.
Ускореиив твпломассообмена под действием УЗ используется в процессе УЗ-вой гдюки, в ряде химико-техпологич. процессов, протекающих в газовой среде. Оио играет сугцествепиую роль при горении в узьп~развуковок зеле. УЗ-вая сушка, помимо кд ьт РАзну к 19 ускорения процесса, позволяет обойтись без существенного повыгпения темп-ры; по этой причине она приыеняется для обработки мелкодисперсных термочувствительных веществ, напр. в фармакологии. Горение в УЗ-вом поле позволяет при определенных условиях увеличить теплоотдачу факела, ускорить процесс горения и стабилизировать его. При акустич.
квагулкции аэрозолей, помимо акустич. течений, существенную роль играют пондеромоторпые силы в акустич. поле я радиационное давление. Она применяется на практике для осаждения промышленных пылей, дымов и туманов. При воздействии на процессы в газовой среде применяются самые низкие УЗ-вые частоты и частоты звукового диапазона вплоть до 8 — 10 кГц, что вызвано сильным поглощением звука в газах. Интенсивности звука при этом относительно велики: пороговые интенсивности для большинства процессов составляют 0,01 — 0,1 Вт)смг, что соответствует уровню звукового давления 130 †1 дБ.
В жидкостях основную роль при воздействии УЗ на вещества и процессы играет кавитация. На кавитации основан получивший наиболыпее распространение УЗ-вой технологич. процесс — вчиевгка поверхностей твердых тел. В зависимости от характера загряанений большее или меньшее значение могут иметь различные проявления кавитации — микроударные воздействия, микро- потони, нагревание. Подбирая параметры авукового поля, физико-хгвлыгч.
свойства моющей жидкости, ее газосодержание, внешние факторы (давление, томя-ру), можно в широких пределах управлять процессом очистки, оптимизируя его применительно к типу аагряанений и виду очищаемых деталей. Разновидностью очистки является травление в УЗ-вом поле, где действие УЗ совмещается с действием сильных химич. Реагентов. УЗ-вая мегиаллизачик и лайка основывается фактически иа УЗ-вой очистке (в т, ч, и от окисной пленки) соединяемых или металлизируемых поверхностей; очистка обусловлена кавитацией в расплавленном металле. Степень очистки прк этом так высока, что образуются соединении иеспаиваемых в обычных условиях материалов, напр. алюминии с другими металлами, различных металлов со стеклом, керамикой, пластмассами.
В процессах очистки и металлизации существенное значение имеет згуквкакилллркмй аффект, обеспечивающий проникновение моющего раствора или расплава в мельчайшие трещины и поры и сам обусловленный кавитацией. Этот эффект применяется для пропиткк пористых материалов, он оказывает влнянне на все процессы УЗ-вой обработки твердых тел в жидкостях.
УЗ-вое диелергирвваиие твердых тел происходит под действием микроударных волн, возникающих при захлопывании кавитационных пузырьков, и заметно янтенсвфицируется при наличии статич. давления. Этим способом можно получать мелкодисперсные материалы, необходимые для лабораторных анализов минералов и применяемые в фармацевтич., химич., лакокрасочной и др.
отраслях промьцпленности, а также играющие большую роль в порошковой металлургии. Размер получаемых прп УЗ-вом диспергированив частиц может составлять доли мкм. Аналогичным процессом для жидкости является процесс змульгирвваиил, также обусловленный кавитацвей н обеспечивающий получение стойких однородных мелкодпсперсных эмульсий (млнимальный размер капель достигает 0,1 мкм). Дегазацил жидкости, протекающая в УЗ-вом поле и при малых интенсивностях звука, существенно усиливается с появленпем кавитации: под влиянием направленной диффузии начинается интенсивный рост пузырьков и вынесение их акустич. течениями, При дегазации существенную роль играют и пондеромоторные силы УЗ-ваго полн, вызывающие укрупнение пузырей аа счет их слияния и подталкивающие их при движении.
Особую роль играет УЗ-вая дегазацня расплавов металлов: она способствует их рафинированию н получению бездефектных отливок (см. Ультразвук в металлургии). Одним из УЗ-вых методов, используемых в металлургии, является кристаллизация под действием УЗ. При наличии навигации изменяются условна зарождения и роста кристаллов; существенную роль в этом случае играют кавитационные микропотоки и акустич, течения, дегазация расплава, улучшенное смачивание твердых примесеи, наконоц, дополнительное нагревание иа-за поглощения звуковой анергии. В таких условиях получаются металлич. отливки с измельченной структурой, повышенной плотностью и чистотой. УЛЬТРАЗВУК Для иытеысификации нек-рых технологич.
процессов, осуществляемых в жидкости, используются ввздепствие ультразвука ка злектрвхимические яро цесси и химическое действие ультразвука. Интенсификация электрохимяч, процессов в УЗ-вом поле обусловлена связаынымк с кавитацией явлениями: перемешиванием электролита с выравниванием концентрации ионов, дегааацией электролита, увеличением активной поверхности катода благодаря очистке; одновременно имеет место улучшение качества покрытия (мелкозерыистость), а в ряде случаев воаможыо электроосаясдение металлов, веосуществляемое в отсутствии УЗ. Инициирование химич. реакций в жидкостях в подавляющем большинстве случаев также связано с кавитацпей, под воздействием к-рой происходит расщепление молекул (в основном воды) на радикалы, ионизация и т. и.
Существенным оказывается и воадействие УЗ ва макромолекулы, приводящее к деструкции молекул полимеров. Ряд химич. техвологич. процессов интеисифицируется под действием различных УЗ-вых эффектов в жидкостях: эмульгировавия, диспергироваыия, дегазации, локальыого нагревания. Такаи связь рааличных проявлений воэдевствия УЗ характерна для большинства УЗ-вых технологич. процессов. Несколько особняком стоит процесс УЗ-ваго раскилекия жидкостей. Механизм получения азрозолей связан с образованием капиллярных волив колеблющемся с УЗ-вой частотой слое жидкости илн в УЗ-вом фонтане, возникающем при попадании на поверхность жидкости мощного УЗ-ваго излучения из глубины.
Таким способом получаются стойкие ыелкодисперсыые аэрозоли с размером капель в несколько мкм. Поскольку большинство УЗ-вых жидкостных технология. процессов свявано с кавитацией, для них нспольауются обычно низкие УЗ-вые частоты, на к-рых порог кавитации относительно невысок (18 — 44 кГц); в жидких металлах применяются наиболее низкие частоты этого интервала (18 — 22 кГц).
Интенсивности УЗ составляют в водных растворах и других подобных жидкостях от 0,5 до 10 Вт)смз, причем аначеыие интенсивности выбирают для каждого конкретного процесса, всходя из его особенностей, напр.: очистка хрупких деталей от легких аагрязнсний, воздействие на электрохимич.
процессы проводятся при иебольшвх интенсивностях (до 2 — 3 Вт)смз), чтобы не повредить наносимые покрытия или сами деталв; очистка от сильно связанных загрязнений типа окалины, эмульгирование, диспергирование требуют больших интенсивностей. Еще более высокие интенсивности, превосходящие 10 Вт!смз, требуются иногда для воздействия на жидкие металлы. Распыление жидкости в слое проводится иа частотах — десятков кГц, в фонтане — на частотах мегагерцевого диапазона. Большинство УЗ-вых технологич.
ясидкостных процессов осуществляется в т. н, УЗ-вых ваннах, заполниемых обрабатываемой жидкостью. УЗ излучается погружаемым в жидкость преобразователем или диафрагмой, к-рая служит дном ванны и возбуждается присоединенными к ней с противоположной стороны преобразователями. В раде процессов испольауются гидродинамич, излучатели. Технологич. процессы обработки твердых тел с применением УЗ основываются на следующих эффектах: уменьшение трения между движущимися друг относительно друга поверхностями при УЗ-вых колебаниях одной вз них (см.
Тракае под действием УЗ), снижение предела текучести, увеличение пластичности материала (см. Пластическая дефврмаяия), упрочняющее или раарушающее ударное воздействие УЗ-ваго инструмента. УЗ оказывает влияние на силу трения и на процесс пластич. деформировапия как при параллельной, так и при ыорыальной ориентации колебательных смещеыий относительно граничной поверхности.
Влияние УЗ на пластич. дефорыацию связано, с одной стороны, с увеличением числа дислокацив под действиелс внакоперемевных нагружеыий (упрочнеыие материала), с другой — с увеличением их подвижности (разупрочнение). Эффекты снижения трения и увеличения пластичности используются при обработке металлов давлением (золочение труб, прутков, проволоки, прокатка и т.
и.), а также в процессах резания металлов с наложением УЗ-вых колебаний на инструмент (см. Мехакическал обработка). Пр~ использовании УЗ статич. усилия в таких процессах снижаются на 25 — 30ззо а производительность увеличивается. УЛЬТРАЗВУК 21 Ударное воздействие колеблющегося с УЗ-вой частотой наконечника инструмента на пластичные материалы (металлы) выаывает упрочвеиие их поверхностного слов, сглаживание неровностей поверхности, уменьшение в перераспределение остаточных вапрлжений (и, в частности, уменьшение их концентрации — см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
