Способ ультрозвуковой обработки материалов Советский патент 1977 года по МПК B08B3/12 B01J1/12 

1

Изобретение относится к способам ультразвуковой обработки материалов в жидкой среде и может быть использовано в машиностроительной и приборостроительной промышленности при очистке деталей, снятии заусенцев и измельчении порошковых материалов.

Известен способ обработки материала в жидкой среде под воздействием фокусируюших ультразвуковых колебаний, создаваемых кольцевым излучателем 1.

Недостатком этого способа является то, что, при его осуществлеиии не достигается одновременная обработка материала в зоне максимального ультразвукового воздействия и в фокальной области излучателя. Это происходит потому, что, материал распределяется по всему объему ванны, а фокальная область образуется в центре излучателя, вдоль его продольной оси.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической супдности и достигаемому результату является способ ультразвуковой обработки при воздействии фокусирующих колебаний, при котором жидкую среду вращают 2.

Этот способ применяется в промышленности для измельчения порошковых материалов и реализуется на установке УПХА-8м. При этом способе в фокальной зоне излучателя образуют незамкнутую газообразную полость (воронку), вследствии чего ультразвуковые колебания отражаются от границы жидкость-воздух и во всем рабочем объеме обеспечивается равномерное ультразвуковое поле. Этим обеспечнвается одновременная обработка всего материала.

Недостатком этого способа является то, что в нем не реализуется преимущества фокусирующих колебательных систем, т. е. для обработки не используется фокальная область излучателя, в которой достигается высокая интенсивность кавитации.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности ультразвуковой обработки путем одновременной и непрерывной обработки всего материала в фокальной области ультразвукового излучателя. Это достигается тем, что в качестве рабочей среды применяют жидкость с более высокой плотностью, чем у обрабатываемого материала, а ось вращения жидкой среды совмещают с главной осью симметрии фокальной кавитационной области ультразвукового излучателя. Кроме того, скорость вращения рабочей среды меняют. Это позволяет обеспечить равномерную обработку материала.

Выполнение предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером.

В рабочую ванну, образованную, например, внутренним стаканом кольцевого ультразвукового излучателя типа ЦМС-8, загружают обрабатываемый материал, например окись кремния. Заливают в упомянутую ваину жидкую среду с плотностью большей, чем у обрабатываемого материала, например тетрабромэтап. Вращают жидкую среду с обрабатываемым материалом, например, при помощи мещалки, установленной на крыщке рабочей ванны. При этом частицы обрабатываемого материала всплывут и соберутся к оси вращения, которую совмещают с продольной осью цилиндрического излучателя. Включают ультразвуковые колебания и производят обработку материала, который полностью находится в фокальной кавитационной области излучателя. При этом непрерывное вращение жидкой среды не позволяет обрабатываемому материалу распределится по всему объему рабочей ванны. Меняют угловую скорость вращения жидкой среды, например, за счет регулируемого привода мещалки и вследствие этого перемещают обрабатываемый материал вдоль главной оси симметрии фокальной кавитационной области.

Применение предлагаемого способа ультразвуковой обработки позволяет в сравнении с известными способами сократить время обработки, например, диспергирования порошковых материалов на 20-30%.

Формула изобретения

1.Способ ультразвуковой обработки материалов жидкой среде при воздействии фокусирующих зльтразвуковых колебаний, при котором жидкую среду вращают, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки, плотность жидкой среды выбирают более высокой, чем у обрабатываемого материала, а ось вращения жидкой среды совмещают с главной осью симметрии фокальной кавитациониой области ультразвукового излучателя.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, скорость вращения жидкой среды в процессе обработки меняют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бропии Ф. А., Чернов А. П. Сравнительные испытания ультразвуковых установок с преобразователями ЦМС и ПМС - 15А - В сб.: Применение ультразвука в металлургических процессах. М., «Металлургия, 1972, с. 155-158.

2.Лойцанский Л. Г. Механика жидкости и газа. М., «Наука, 1970, с. 105, 107.