Источники ультразвуковых колебаний. Акустические трансформаторы скорости. Источники питания ультразвуковых установок

 ультразвуковой обработки

Ультразвуковой метод обработки является методом механического воздействия на материал. В нем частота ударов соответствует диапазону неслышимых звуков, т. е. fсоставляет от 16 до 10⁵ кГц. Звуковые волны представляют собой механические упругие колебания,которые могут распространяться только в упругой среде. При распространении звуковой волны в упругой среде материальные частицы совершают упругие колебания около своих положений равновесия.

+УЗО: 1) возможность получения акустической энергии различными техническими приемами; 2)широту диапазона технологического применения ультразвука - от размерной обработки до получения неразъемных соединений 3)простоту эксплуатации и автоматизации промышленных установок.

-УЗО : повышенная стоимость акустической энергии по сравнению с другими видами энергии; необходимость изготовления специальных установок и аппаратов для генерации ультразвуковых колебаний, их передачи и распределения.

Основными элементами колебательной системы являются источник ультразвуковых колебаний, акустический трансформатор скорости и детали крепления.

Источники ультразвуковых колебаний могут быть двух видов. К механическим источникам относятся ультразвуковые сирены и свистки, основанные на преобразовании механической энергии. Электрические источники УЗКпреобразуют электрическую энергию в механические упругие колебания соответствующей частоты. Наиболее распространенными являются магнитострикционные и пьезоэлектрические. Принцип действия магнитострикционных преобразователейоснован на продольном магнитострикционном эффекте, который проявляется в изменении длины металлического тела из ферромагнитных материалов (без изменения их объема) под действием магнитного поля. Магнитострикционный эффект у разных металлов различен. Недостатками магнитострикционных преобразователей является наличие потерь на перемагничивание сердечника, потребление значительного тока на подмагничивание, невысокая экономичность, низкий КПД. Действие пьезоэлектрических преобразователей основано на способности некоторых веществ изменять свои геометрические размеры (толщину и объем) в электрическом поле. Широкое распространение получили пьезоэлементы на основе титаната бария, цирконата-титаната свинца (ЦТС). Электрические и механические элементы связаны друг с другом посредством электромеханического трансформатора, что позволяет производить перерасчет механических параметров в электрические, и наоборот. Резонансная частота пьезоэлектрического преобразователя при постоянном напряжении на обкладках определяется реактивным сопротивлением механической части системы. Применение пьезоэлектрического преобразователя - установки для озвучивания растворов с целью их гомогенизации. Раствор, протекающий по каналу или находящийся в сосуде, облучается определенное время в звуковом поле, что ускоряет растворение компонентов. Акустические трансформаторы скорости   служат для согласования параметров преобразователя с нагрузкой, для крепления колебательной системы и ввода ультразвуковых колебаний в зону обрабатываемого материала. Источники питания ультразвуковых установок предназначены для преобразования электрической энергии промышленной частоты в энергию переменного тока ультразвуковой частоты для возбуждения преобразователя. Они должны удовлетворять следующим основным требованиям: стабильность генерируемой частоты и возможность ее регулирования в заданных пределах; регулирование мощности; небольшие стоимость, масса и размеры; надежность в работе и удобство в эксплуатации.

Существуют ультразвуковые генераторы на транзисторах и тиристорах, ламповые и машинные. Нагрузка генератора — магнитострикционный преобразователь.Генератор состоит из двух каскадов. Первый— возбудитель в виде блокинг-генератора на транзисторах, питающийся от выпрямителя. Второй — выходной каскад выполнен по полумостовой схеме. Нагрузка подключена к генератору через согласующий трансформатор, цепь согласования, дифференциальный трансформатор обратной связи.В генераторе имеется возможность ступенчатого регулирования мощности от 10 до 100% номинальной.

Ультразвуковая размерная обработка прошиванием - происходит направленное разрушение твердых и хрупких материалов с помощью инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой. При этом он оказывает на обрабатываемую поверхность ударное воздействие посредством мельчайших зерен абразивного порошка, вводимого в виде суспензии в зазор между торцом инструмента и изделием.

Хотя производительность каждого удара ничтожно мала, производительность ультразвуковой обработки относительно высока. Ультразвуковое диспергирование и эмульгирование –получение