СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ УЛЬТРА- И ГИПЕРЗВУКОВЫХКОЛЕБАНИЙ Советский патент 1964 года по МПК B23K5/20 B06B1/02 H01J37/30 

Известны способы reiiepaium ультра- и гиперзвуковых колебаний, например, при обработке материалов ионным, электронным или световым лучами, основанные на преобразовании высокочастотных электрических колебаний f механические с помощью преобразователей.

Однако этим способам свойственны малая концентрация энергии, невозможность дости/кення высоких частот колебаний, а также износ вибрирующего элемента.

Описываемый способ позволяет получить гораздо более мощные и более остро сфокусированные ультра- и гиперзвуковые колебания, причем полностью снимается проблема илноса вибрирующего элемента.

Интенсивная генерация ультра- н гиперзвукоиых колебаний осуществляется путем с|)окуснровки на поверхности материала ионного, киктроиного или светового лучей i их моду.ищии и осиогзана иа двух установленных авторпмн эффектах: большом реактивном давлении истсчонпл паров веи1;ества и малом времени иисрппи огтыпания горячего 1ятна фоку(:i нрн си, нсиареиии вещества. Эти эф(|чкт,1 нрнподят к тому, что фокусная точка луча становится псточииком мощных высокоч;1ст()Т1н,1х мсх;11Н ческих колебаний прн высокочастотной модулянин иитенснпности, энер|-ин или фокусиропки луча.

Давление Распар отдачи при испарении поверхности среды под действием сфокусированного луча может в тысячн и более раз превосходнть нрямое давление луча РлучпУ У

Р с Р

2л

пспар луча

где У и УЗ - соответственно скорость частиц луча и скорость испаренных частиц;

Я удельная теплота испарения.

Например, для У1я«10 си1/сек:, см/сек и кал1г, получим „„, Р.ад. .

Коэффициент преобразования К потока энергии / луча в поток Ig энергии объемных

4

колебаний К.

;. --2fC5

может быть достаточно больщим. Папример, для акустического сопротивления средырС , для эрг/см сск (мощность «1 кет на площадь см-), V2 0 см/сек н }. 10 кал/г велнчииа /(.0,1.

Возможность достижения больщих частот, больн1их ир1те11снпностей н больших градиентов амплитуд об| еми1з1.х колебани обеспечит разруннмгие дглкриала вблизи фокуса луча на поверхности н усиление рея ущсго действия луча. ,По1;альиыс пибрлнии могут также усилить сваривающее действие луча, обеспечив тесный контакт поверхностей и локальное выделение тепла на стыке трущихся вибрирующих поверхностей.

В качестве источника луча можно использовать оптический квантовый генератор (лазер), электронные или ионные пущки, применяемые для лучевой обработки.

Получение модулированного луча возможно различными способами. Например, в случае светового луча лазера смешение двух световых потоков, различающихся по частоте, обеспечивает необходимую модуляцию интенсивности результирующего луча. Возмол на модуляция луча специальными мерами: электрооптическими затворами, механическими прерывателями, быстродействующими устройствами для изменения фокусировки или отклонения луча. Модуляция луча заряженных частиц может быть осуществлена с помощью быстропеременных электрических или магнитных полей, вызывающих изменение энергии, направления или фокусировки потока частиц.

Предложенный способ может быть успещно применен в процессах, связанных с обработкой металлов, например при сварке, резке или пайке, так как позволяет одновременно сочетать преимущества лучевой к ультразвуковой обработки.

Возможен также режим ультразвуковой сварки и пайки лучом при наложении тонкой металлической или неметаллической прокладки, налагаемой, на место стыка между соединяемыми частями обрабатываемого изделия.

Падающий на тонкую ленту модулированный луч будет эффективно генерировать ультразвуковые колебания в ленте, передающиеся обрабатываемому изделию. Испарение вещества

в этом случае происходит не с поверхности обрабатываемого изделия, а с поверхности примыкающей к изделию прокладки. Применение прокладки позволяет осуществлять сварку и пайку электронным и ионным лучами

материалов, плохо проводящих электричество. Прокладка необходима также в случае сварки световым лучом прозрачных или отражающих свет материалов.

И р с д м е т и ;i о б р с т е и м я

1.Способ генерации ультра- и гиперзчуковых колебаний, например, при обработке материалов ионным, электронным или световым лучами, отличающийся тем, что, с целью интенсификации действия луча, последний фокусируют на поверхности материала и модулируют, вследствие чего в точке воздействия луча возникают быстропеременные изменения давления отдачи испарения вещества, порождающие объемные волны.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности сварки и резки материалов, плохо проводящих электричество, а также сварки и резки световым лучом материалов, прозрачных или отражающих свет, луч фокусируют на дополнительной прокладке, установленной между источником луча и обрабатываемым изделием, вплотную к его поверхности.,