Ультразвуковых колебаний

Активация соединяемых металлов и припоя. Нагрев основного металла и расплавление припоя приводят к тому, что их активность снижается вследствие взаимодействия с кислородом воздуха и образования оксидной пленки. Чтобы удалить образующуюся в процессе пайки оксидную пленку и защитить поверхности деталей от дальнейшего окисления, применяют флюсы, газовые среды, самофлюсующиеся припои или способы физико-механического воздействия (механические вибрации, ультразвуковые колебания и т. д.).

Для образования волны припоя в установках преимущественно используют механические нагнетатели, давление воздуха или газа, ультразвуковые колебания и электромагнитные нагнетатели.

При обработке мелких деталей свободным абразивом (а) детали помещают в аоразивную суспензию, в которой возбуждаются ультразвуковые колебания. При этом в суспензии возникают течения, под действием которых абразивные зерна и заготовки двигаются с различными скоростями (Ра?=«з): происходит декоративное шлифование и снятие заусенцев.

Ультразвуковая пайка осуществляется специальным вибрационным ультразвуковым паяльником ( 5.4). На расплавленный припой действуют исходящие от вибрирующего рабочего стержня ультразвуковые колебания с частотой 20...25 кГц. Благодаря этому частицы оксидов интенсивно разрушаются и как бы скатываются с поверхности паяемого металла. С помощью ультразвука можно производить облуживание и пайку б?з применения флюса.

Структурная схема ультразвукового резонансного толщиномера приведена на 11.1. Ультразвуковой преобразователь 1 (пьезо-элемент), прижатый к одной стороне контролируемого изделия 2, возбуждается электрическими колебаниями автогенератора 3 и непрерывно посылает ультразвуковые колебания в материал контролируемого изделия через тонкий слой минерального масла.

в испытуемую жидкость ( 10-4, а), вызывают продольные маг-нитострикционные ультразвуковые колебания полоски (частота колебаний около 28 кГц). Повышение чувствительности зонда достигается дополнительной подачей в его обмотку постоянного тока подмагничивания. Вследствие поглощения энергии колебаний вязкой средой амплитуда колебаний полоски и наводимая в обмотке э. д. с. убывают с течением времени по экспоненциальному закону. При уменьшении напряжения в обмотке до определенного значения срабатывает пусковое устройство, после чего в обмотку зонда дается следующий импульс тока и т. д. Измеряемая счетчиком частота повторения импульсов при прочих равных условиях, очевидно, будет тем выше, чем больше вязкость испытуемой

Применение ультразвука позволяет влиять на различные физико-химические и биологические процессы. Методом поглощения ультразвука определяют плотность жидкостей. Методом ультразвуковой дефектоскопии, основанной на изменении условий распространения ультразвуковых колебаний, находят различные дефекты в литых изделиях, определяют толщину изделий. С помощью ультразвука осуществляют лужение и пайку металлов, резание твердых и хрупких металлов. По направлению и времени прихода отраженных от косяков рыбы ультразвуковых волн ведут ультразвуковую рыбную разведку (гидролокация). Ультразвуковые колебания используют для связи между объектами, находящимися на морских глубинах. Области применения ультразвука в промышленности быстро расширяются.

2) какой материал использовать для пьезоэлектрического преобразователя. Принимая решение, рекомендуется учесть, что ультразвуковые колебания в звукопроводе можно возбудить, например, кварцевой пластиной. Продольные волны возбуждаются пластинами с Y-срезом, срезами типов ВС, AC, AT, которые относят к температурно-стабильным. Для пластин с АС- и АТ-сре-зами характерны большие потери на преобразование, вследствие чего их не рекомендуют использовать в ЛЗ. Если толщина пластин с Y-срезом становится неприемлемой по конструктивным соображениям, то можно использовать пластины с ВС-срезом, которые обладают аналогичными электромеханическими свойствами, но имеют толщину в два раза большую. Применение пьезокерами-ческих преобразователей обеспечивает снижение затухания в

В отличие от термокомпрессии при ультразвуковом соединении в сочетании с давлением используют не нагрев, а ультразвуковые колебания вибратора (на рисунке показано прижимное усилие стрелочкой). При ультразвуковых колебаниях за счет трения

Примером датчика с акустическим интерферометром может служить описанный в работе [Л. 247] датчик портативного газоанализатора ( 27-9). В этом датчике подвижной стенкой резонатора является поршень /, связанный с кнопкой 2. При нажатии кнопки поршень опускается до упора, а затем под действием пружины 3 возвращается в исходное положение. Внизу расположен пьезокристалл 4, непрерывно излучающий ультразвуковые колебания. Стоячие волны, возникающие при возЕфащении поршня в исходное положение, обнаруживаются по изменению тока в цепи кристалла. Число этих волн регистрируется электромеханическим счетчиком импульсов.

На 9.7 показана схема ультразвуковой очистки. Подвергаемую очистке деталь помещают в ванну, в которой возникают ультразвуковые колебания. Генератор колебаний может находиться под дном ванны, как показано на рисунке (в этом случае колебания передаются жидкости через дно), или в жидкости. Очистка может осуществляться как на частотах 400— 800 кГц при применении пьезоэлектрического преобразователя, так и на более низких частотах (20—30 кГц) при использовании магнитострикционных преобразова-

Сварка — это процесс получения неразъемного соединения материалов под действием активирующей энергии теплового поля, деформации, ультразвуковых колебаний или их сочетаний. По сравнению с пайкой она характеризуется следующими преимуществами: более высокой механической прочностью получаемых

На алюминий и его сплавы технологические покрытия наносят с применением ультразвуковых колебаний. Для этого используют УЗ-п-аяльники, которые создают УЗ-колебания в расплаве припоя, нанесенном на основной металл, или используют УЗ-ван-ны, в которых УЗ-колебания передаются расплавленному припою через стенки сосуда при облуживании погружением. Кавитацион-ные явления, возникающие в расплаве, приводят к разрушению оксидной пленки на поверхности металла и смачиванию его припоем.

Магнитострикционные материалы. Магнитострикция имеет непосредственное техническое применение в магнитострикционных вибраторах (генераторах) звуковых и ультразвуковых колебаний, а также в некоторых радиотехнических схемах и устройствах (взамен кварца для стабилизации частоты, в электромеханических фильтрах и т. д.).

Ультразвуковая обработка основана на использовании энергии ультразвуковых колебаний в диапазоне частот 15... 30 кГц при амплитуде порядка 0,05 мм. Источником колебаний обычно являются магнитострикционные преобразователи, возбуждаемые от ультразвукового генератора. Известны четыре области применения ультразвуковых колебаний для изготовления деталей: 1) обработка мелких деталей свободным абразивом; 2) размерная ультразвуковая обработка хрупких материалов; 3) очистка шлифовальных кругов в процессе их работы; 4) облегчение режимов резания вязких материалов. Для приборостроения наиболее характерны две первые области использования ультразвука ( 2.11).

Для подготовки поверхности заготовок применяют также ультразвуковую очистку, основанную на использовании возбуждения в жидкости (растворителе) ультразвуковых колебаний. Возникающее при этом явление кавитации приводит к интенсивному разрушению оксидной пленки и отрыву от поверхности частиц загрязнений.

Ультразвуковая пропитка осуществляется в открытых ваннах (при атмосферном давлении) при воздействии на пропиточный состав ультразвуковых колебаний. Применение ультразвука сокращает время пропитки в 3...5 раз за счет увеличения скорости движения пропиточного состава по капиллярам и глубины его проникновения-Для ультразвуковой пропитки обычно используют ультразвуковой генератор УЗГ-10Ц; ультразвуковую ванну УЗВ-17М; магнито-стрикционные преобразователи ПМС-6М.

В качестве примера электронного устройства, предназначенного для измерения толщины листов и стенок труб, рассмотрим ультразвуковой резонансный толщиномер. Резонансный метод основан на возбуждении в контролируемом изделии незатухающих ультразвуковых колебаний и определении частот, на которых имеют место резонансы этих колебаний. Частота, при которой наступает резонанс, зависит от толщины контролируемого изделия и скорости распространения в нем акустических волн. Фиксируя момент наступления резонанса, определяют контролируемую толщину.

собственной частоте контролируемого изделия, наступает резонанс. Вследствие роста амплитуд ультразвуковых колебаний в материале изделия возрастает потребляемая пьезоэлементом электрическая энергия, что вызывает увеличение тока автогенератора. Поскольку частота автогенератора изменяется во времени, в момент резонанса наблюдаются резкие изменения напряжения на резисторе, включенном в цепь автогенератора, которые отфильтровываются от медленных изменений напряжения фильтром 6 и через усилитель 7 подаются на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 8. Задающий генератор 5, управляющий частотным модулятором 4, синхронизирует работу генератора временной развертки 9. Линия развертки на экране электронно-лучевой трубки является, по существу, осью частот. Частоты, на которых имеются резонансные явления в контролируемом изделии, отмечаются в виде импульсов на экране ЭЛТ. Если известны резонансная частота и скорость распространения ультразвуковых колебаний в материале контролируемого изделия, то легко определить толщину этого изделия.

пластину из пьезокерамики или кварца, в которой возбуждаются акустические (упругие) колебания под воздействием приложенного переменного напряжения (прямой пьезоэффект). Если пластина подвержена упругим деформациям в результате внешних воздействий, то на ее поверхностях возникает разность потенциалов (обратный пьезоэффект). Таким образом, пьезопреобразователь в дефектоскопе может служить излучателем и приемником ультразвуковых колебаний.

Применение ультразвука позволяет влиять на различные физико-химические и биологические процессы. Методом поглощения ультразвука определяют плотность жидкостей. Методом ультразвуковой дефектоскопии, основанной на изменении условий распространения ультразвуковых колебаний, находят различные дефекты в литых изделиях, определяют толщину изделий. С помощью ультразвука осуществляют лужение и пайку металлов, резание твердых и хрупких металлов. По направлению и времени прихода отраженных от косяков рыбы ультразвуковых волн ведут ультразвуковую рыбную разведку (гидролокация). Ультразвуковые колебания используют для связи между объектами, находящимися на морских глубинах. Области применения ультразвука в промышленности быстро расширяются.

3) какой материал использовать для звукопровода. Применение плавленого кварца считают предпочтительным с точки зрения обеспечения высоких электромеханических параметров линии. Но для данного материала характерны высокая стоимость и сложность технологических процессов изготовления звукопровода, поэтому на низких частотах (не более десятков мегагерц) применяют сплавы на основе магния, выпускаемые предприятиями в виде катаных полос. Необходимо иметь в виду, что затухание продольных ультразвуковых колебаний в направлении проката значительно меньше, чем в любом другом направлении. Кроме того, если используются поперечные колебания, то для уменьшения затухания необходимо обеспечить совпадение плоскости поляризации (направление плоскости, в которой при колебаниях смещаются частицы среды) с направлением проката материала. При использовании солей хлористого натрия, калия и других существенно снижаются стабильность параметров и надежность линий [9];