автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка технологии ультразвуковой очистки прецизионных деталей от шаржированных частиц и выбор материалов для элементов колебательной системы



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА

ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

КУДРЯШОБ Борис Александрович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ ОТ ШАРЖИРОВАННЫХ ЧАСТИЦ И ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЭЛЕШГГОВ . КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

03.02.01 - Материаловедение в машиностроении

С промышленность ) 03.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

МОСКВА 1993

Работа вмтолнена на кафедре " Технология металлов " Московского государственного автомобильно - дорожного института С технического университета X

Научньй руководитель - профессор В. М. Приходько

Официальныэ оппоненты - доктор технических наук,

профессор Я. Д. Коган

- доктор технических наук, профессор Ю.Ф. Назаров

Ведущая организация - Московский машиностроительный

завод им. Калинина

Защита состоится " " сииреи-У' 1993 г. в 15 часов на заседании специализированного' совета Д 053.30.03 при Московском государственном автомобильно - дорожном институте по адресу: 125829, Москва. Ленинградский проспект, д. 64. ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписьи, заверенной печатью организации, просим направить в адрес специализированного совета.

1993г.

М. А. Потапов

Телефон для справок: 153 - 03 - 31

Автореферат разослан " 2 3" ^х&^а

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Надежность работы автомобилей, строительных и дорожных машин во многом определяется качеством изготовления прецизионных узлов и деталей гидропривода.

Требуемые эксплуатационные свойства прецизионных изделий в значительной мере формируется на заключительных, финишных операциях в процессе их изготовления.

Доводка свободным абразивом позволяет достигать высоких показателей по геометрии и шероховатости поверхности деталей, однако, известно, что абразивная доводка сопровождается шаржированием доводимой поверхности абразивным зерном. При этом важной особенностью технологического процесса обработки прецизионных деталей гидропривода, рабочие зазоры которых составляют 0.005...0,033 км. является необходимость обеспечения тщательной очистки от технологических загрязнений. Остатки абразивного зерна. в том числе шаржированные в доводимье поверхности конструкционных материалов, самым негативным образом влияет на безотказность и долговечность прецизионных узлов и агрегатов.

В общей схеме технологического процесса производства гидропривода одной из важных, наиболее часто повторяющихся является операция мойки и очистки.

Эффективность моечно-очистных операций определяется применяемым технологическим оборудованием и мощей средой. В практике машиностроительных предприятий нашли применение различный методы удаления загрязнений. Одним из наиболее эффективных методов очистки, удовлетворяющий высоким требованиям к качеству очистки прецизионных деталей, является ультразвуковой.

Ультразвуковая очистка, обеспечивающая высокое качество операций по удаление загрязнений, не всегда позволяет достичь желаемого результата. Это связано с тем. что положительный опыт внедрения ультразвукового метода не может быть перенесен с одной технологии на другую, без учета специфики производства, связанной прежде всего с характером загрязнений и конструктивным особенностями очишаемых деталей.

Практика внедрения ультразвуковых технологических процес-

1

сов показывает, что серийно вьпускаемое оборудование, как правило, не мзгет быть адаптировано без серьезных переделок для конкретных условий производства.

Эффективность любой ультразвуковой технологической установки определяется прежде всего ультразвуковой колебательной системой С УЗКО 3. Конструкция и технология изготовления УЗКС определяется, главным образом, требованиями, предъявляемыми к материалам. из которых изготавливается элементы УЗКС, и акустико-технологическими параметрами УЗКС.

Исследования, проведеннье в лаборатории электрофизических методов обработки, созданной в МАЙИ Пановым А.П., убедительно показали, что для ряда /технологических процессов с использованием ультразвуковых колебаний технологически и экономически оправдано применение вьсокодобротных УЗКС. Однако технология изготовления и методика испытания таких систем, несмотря на изученность колебательных систем вообще, требуот специального исследования.

Вопросам, связанным с технологией и оборудованием для ультразвуковой очистки, посвящено большое количество научных работ, выполненных в Акустическом институте, МИИСПе, МИСИСе, НШИМПУЛЬСе, НИИТракторосельхозмаше, НИИ ТВЧ им.В.В. Вологдина и др. Однако выдвижение новых требований к качеству очистки прежде всего прецизионных деталей, делает необходимым рассмотреть и оптимизировать технологический процесс в зависимости от уровня регистрации загрязнений на поверхности.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать комплексный технологический процесс ультразвуковой очистки прецизионных деталей от шаргированных частиц, разработать соответствующее специализированное технологическое оборудование и осуществить его внедрение в промьшен-ность.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Вьивлен механизм взаимодействия шаргаро-ванных частиц с поверхностьо и их влияние на износостойкость материала прецизионных деталей.

Разработана методика качественного и количественного исследования процесса шаржирования поверхности абразивньш час-2

типами.

Предложена физическая модель процесса удаления шаржированных частиц с поверхности прецизионных деталей при ультразвуковой вьсокоамплитудной очистке.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.Разработаны комплексные технологические процессы вьсокоамплитудной ультразвуковой очистки прецизионных деталей от характерных технологических загрязнений, выбраны условия оптимального протекания процесса с учетом вида поверхностных загрязнений, используемых акустических режимов, технологических сред, конструктивных особенностей объектов очистки.

Предложены критерии оценки эффективности материалов элементов колебательных систеи.

Разработана методика выбора материалов и выданы рекомендации по применение ряда материалов элементов колебательных систем.

Созданы специальные колебательные системы стержневого типа и технологическое оборудование, позволящее автоматизировать процесс очистки, повысить качество очистки деталей сложной конструктивной формы.

Разработана технология изготовления стержневых колебательных систем для реализации ультразвуковой вьсокоамплитудной очистки.

На основе разработанных комплексных технологических процессов созданы универсальные и специализированные технологические установки высокоамплитудной очистки, внедренные на заводах топливной аппаратуры автотракторных дизелей, гидроагрегатов и насосов тракторов и дорожных машин.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной работы докладывались на ежегодных научных конференциях в Московском ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожном институте 1970 - 1973 гг. , 1978 - 1992 гг.. на Всесоюзных научно-технических конференциях по ультразвуковые методам интенсификации технологических процессов в 1978 - 1992 гг.. научно-технических советах НПО Мосавтотранса в 1983 - 1983 гг.. на научных семинарах кафедры " Технология металлов " МАЛИ.

3

ПУБЛИКАЦИИ- По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ и получено 3 авторских свидетельства на изобретения.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы.' 2. приложений; со дерзит <? 56 листов машинописного текста, ОЬ рисунков, •2Э таблиц; список литературы из '56 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обсуждается круг вопросов, рассматриваемых в диссертации. Обосновывается актуальность поставленной задачи.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассмотрены общие-вопросы процесса абразивной доводки, широко используемой для окончательной обработки поверхностей прецизионных деталей гидросистем.

Анализ условий производства прецизионных деталей топливной аппаратуры показывает, что процесс абразивной доводки сопровождается образованием комплексных технологических загрязнений, требующих последовательного тщательного удаления. Компоненты доводочных паст - масла, олеиновая кислота, парафин, стеарин, абразивные частицы по-разному взаимодействует с обрабатываемой поверхностью: создаст жировые и пригарные пленки, шаржирует поверхность абразивными частицами. Если жировыэ пленки удаляется достаточно эффективно в подогретых щелочных моших средах, то пригарные пленки и абразивные частицы, шаржированнье в поверхность, требуют особых режимов обработки.

Анализ отказов гидросистем автотракторных дизелей, гидроагрегатов и насосов тракторов и дорожных машин показывает, что основная их доля объясняется наличием абразивного износа, носителями которого являются абразивныэ частицы.

Рассмотрено два источника появления абразивных частиц:

абразивныэ частицы, шараированные в поверхность прецизионных деталей после доводки;

абразивныэ частицы, вносимые вместе с рабочей жидкостью в гидросистему в Процессе эксплуатации.

Следовательно, одной из первоочередных задач процесса очистки поверхностей прецизионных деталей гидросистем становится 4

удаление абразивных частиц, шаржированных в поверхность при совместной доводке.

На основе анализа литературных источников показано, что одним из наиболее эффективных путей интенсификаци процесса удаления загрязнений, особено при очистке прецизионных деталей в условиях основного машиностроительного производства, является применение ультразвука, Изложены современные представления о физических механизмах, лежащих в основе процессов ультразвуковой очистки.

Предварителъныэ исследования показали эффективность применения вьсокоамплитудной ультразвуковой очистки для удаления ша-рхированных частиц. Задачами настоящей работы является дальнейшее исследование процесса, а также разработка надежной УЗКС для создания в жидкости вьсоких амплитуд колебаний и выбор иатериа-лов и методов соединения элементов УЗКС, повыиаших к. п. д. процесса очистки.

Для решения этих задач в работе принята следующая программа исследования:

разработать методику обнаружения шаржированных частиц; провести исследование состояния поверхностного слоя прецизионных деталей и влияния параметров процесса доводки на производительность и шаржирование конструкционных материалов абразивными частицами:

выполнить теоретический анализ возможных механизмов удаления шаржированных частиц при вьсокоамплитудной ультразвуковой очистке;

разработать методы уменьшения количества абразивных частиц;

установить механизм влияния шаржированных частиц на износостойкость материалов прецизионных деталей.

разработать технологии удаления абразивных частиц из полостей и отверстий деталей сложной формы;

исследовать микроструктуру и физико-механические свойства материалов, пригодных для изготовления элементов вьсокоамп-литудных колебательных систем;

разработать технологи!) изготовления вьсокоамплитудных

колебательных систем;

внедрить технологи» и оборудование в производство.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ приведены результаты экспериментальных исследования процесса тарирования прецизионных деталей гидропривода в процессе их изготовления и эксплуатации.

Разработана методика, позволяющая провести комплексные исследования с определением количества шаржированных частиц, их размеров, химической природы. Методика предусматривала возможность многократного анализа одних и тех не участков поверхности, что позволило изучить динамику процесса шаржирования и условия удаления с поверхности тарированных абразивных частиц.

На рис. 1 показан участок доведенной поверхности оловянис-той бронзы Бр 012, снятый в обратнорассеянных С отраженных ) электронах С а 3 и во вторичных электронах С б ). Сгущение точек фона С а ) указывает на наличие в данной точке доведенной поверхности включений А^Од С электрокорунда-абразивного компонента доводочных паст ).

Анализ поверхности прецизионных деталей после эксплуатации показал, что кроме А^Од присутствуют частицы 5102 .

Предложенная методика анализа поверхности конструкционных материалов позволила определить влияние параметров доводки на производительноть процесса и тарирование поверхности абразивными частицами, влияние шаржированных частиц на износ прецизионных деталей, с одной стороны, и использование шаржирования для удаления абразивных частиц из загрязненной жидкости гидросистем. с другой стороны.

В качестве объектов исследования предусматривалось использование как реальных деталей основного производства, так и моделей. позволяющих с вьсокой точностью моделировать условия шаржирования поверхностей прецизионных деталей. В качестве таких моделей ".юпользовались прецизионные пары трения - блок цилиндров С бронза ) и распределитель С сталь 3. подобранные в условиях основного производства.

Приводятся также сведения по проведении качественной и количественной оценки шаржированных частиц, приходящихся на единицу доведенной поверхности блока цилиндров, в зависимости от 6

6

Рис. 1. Участок поверхности блока цилиндров С бронза ) гидронасоса, шаржированной частицами электрокорунда: а- изображение поверхности в обратнорассеянных электронах; б- во вторичных электронах. Увеличение х 500

давления прижима Р. зернистости абразива М и частоты вращения шпинделя п.

Анализ результатов эксперимента по влиянш шаржированных частиц на износ прецизионных деталей показал, что у образцов, обработанных ультразвуком, в 2,5 раза увеличивается износостойкость.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ проведен теоретический анализ возможных механизмов удаления шаржированных частиц при вьсокоамплитудной ультразвуковой очистке.

Рассмотрены физические явления, лежащие в основе реализации вьсокоамплитудной ультразвуковой очистки поверхности от шаржированных частиц. В модельном рассмотрении шаржированные частицы представлялись в виде сферы и цилиндра.

Шаржированньв частицы попадает в микронеровности поверхности под действием высоких удельных нагрузок. Максимальная сила, удерживавшая застрявшую в упругой матрице частицу, определяется пределом текучести ст материала обрабатываемой детали. Для удаления шаржированной частицы необходимо преодолеть действие силы сухого трения, которая равна:

Ртр 5 " Имах = М 5 ; С 1 3

где ц - коэффициент трения между материалами детали и частицы;

Ытах - максимально возможная в пределах упругой деформации сила нормального давления;

5 - полная плошадь соприкосновения частицы с поверх-ностьо полости;

<гт - предел текучести материала детали.

Порядок величины силы, необходимой для удаления застрявших частиц, определен из " оценки сверху ". учитывающей максимальное значение силы трения:

Гудал > " * ^ С23

где Рудал ~ необходимая для удаления частицы сила.

В результате обобщения разных вариантов преодоления силы под воздействием, существующих в ультразвуковом поле различных физических эффектов . выделено 5 возможных механизмов извлечения шаржированных частиц из обрабатываемой поверхности: 8

1) подьен частиц за счет разности давлений в потоке жидкости;

2) поворот частиц вокруг " оси закрепления " за счет момента силы давления, развиваемой движущимся потоком;

3) работа пульсирующих навигационных пузьрьков;

4) воздействие схлопывашшся навигационных пузьрьков в высокоамплитудном режиме ультразвуковой очистки;

3) влияние резонансных явлений.

Эффективность вьсокоамплитудной очистки'обусловлена уменьшением силы трения между частицей и материалом детали. К уменьшению удерживающей силы приводит действие соизмеримых по размерам с частицей пульсирующих пузьрьков. Такие пузырьки локализуются в микротрещинах по соседству с находящимися там частицами и во время пульсаций воздействуют на поверхность материала, раздвигая стенки полости в полупериоды расширения. При этом ослабляются связи между материалом детали и шаржированными частицами, что приводит к уменьшению величины удерживающей силы трения.

Уменьшение взаимодействия между материалом детали и внедрившимися частицами повьшает эффективность ультразвуковой очистки; при вьсокоамплиту дном режиме технологического процесса С £мах = 45 мкм ) реализуются потоковые скорости порядка 1...1.5 м/с что оказывается достаточным С при наличии работы пульсирующих пузырьков ) для удаления существенной доли шаржированных частиц за счет первых двух механизмов.

Оценен минимальньй размер частиц 1?Н|П =0,4 мкм. извлекаемых из поверхностного слоя в режиме активной работы пульсирующих пузьрьков.

Полученная теоретическая оценка находится в полном соответствии с экспериментальными данньми.

Физически в такой ситуации удаление частицы С подъем ) может быть осуществлено за счет разности давлений в жидкости. Поперечный перепад давлений обусловлен градиентом скорости в жидкости и качественно может быть оценен из уравнения Бернулли, справедливого в условиях ламинарного течения. Возникающая в действительности турбулентность усиливает " подьемньй эффект "

9

за счет реального увеличения поперечного градиента скорости.

Рассмотрен механизм выведения частицы из равновесия путем ее поворота относительно " оси закрепления " за счет момента силы давления, развиваемой движущимся потоком .При этом тормозящим является момент сил трения, действушшй в областях контакта частицы и поверхности.

Для того, чтобы частица начала вращаться, необходимо, чтобы вращаший момент силы давления, производимого текущей жидкостью, превышал удерживающий момент сил трения. В рассматриваемом случае силы трения является " распределенными " по площадям контакта.

Получено ^ьрахение для диапазона -скоростей струи, при которых внедренная в микрополость поверхности частица может быть повернута за счет потока жидкости:

г 5 (1 гт / р С г / Р ]3 ; (33

где р - плотность жидкости;

г - радиус круга контакта модельной частицы с

поверхностью; I? - радиус модельной частицы.

Выполненная по полученной формуле оценка минимальной для реализации вращения цилиндрической частицы с = 5 мкм скорости течения дает результат = 2 и/мин.

Анализ выражения С 3 3 показывает, что легче удаляются более крупные шаржированные частицы; это находится в соответствии со статистическими данными, полученными при обработке фотографий поверхностей деталей как непосредственно после доводки, так и после последующей очистки.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты экспериментальных исследований влияния различных технологических факторов и схем ультразвукового воздействия на эффективность процесса высокоамплитудной ультразвуковой очистки прецизионных деталей.

В ходе экспериментального исследования решалась задача оптимизации акустико-технологических параметров процесса высокоамплитудной ультразвуковой очистки после анализа конструктивных 10

особенностей и характера загрязнения объекта очистки.

Очистка доведенных поверхностей различными способами показала С рис.2 что при ультразвуковой вьсскоамплитудноЯ очистке удаляется до К У. частиц ( а ], при ультразвуковой низкоамплитудной очистке - до 40 V. частиц С б ). при очистке по заводской технологии в горячем керосине с ручной протиркой -до 33 У. С в при струйной очистке в водном юанем растворе - до 13 У, частиц С г ). Сравнительный анализ экспериментальных данных был вьполнен методами математической статистики.

Исследование возможностей удаления и измельчения шаржированных частиц в процессе ультразвуковой очистки за счет кавита-ционного воздействия звукового поля высокоамплитудного излучателя показало, что эффект достигается при такой продолжительности процесса, которая технологически и экономически нецелесообразна. Кроме того, при такой продолжительности процесса происходит кавитационное повреждение доведенной поверхности деталей.

Установлено, что факторами, определявшими продолжительность и качество процесса ультразвуковой очистки, является амплитуда колебательных смещений излучателя ультразвука, химический состав и состояние мощей среды, конструктивные особенности и расположение объекта очистки в рабочей зоне ультразвукового излучателя.

На основании проделанного анализа конструктивных особенностей прецизионных деталей гидросистем разработана методика и проведены комплексные исследования, показавшие, что определяющим фактором при очистке сложных деталей является амплитуда колебательных смещений источника ультразвука.

В результате многофакторных экспериментов получены рабочие формулы для определения продолжительности очистки деталей гидросистем, имеших сквозные отверстия, а также для определения амплитуды колебательных смещений излучателя, необходимой для вьноса загрязнения типа доводочной пасты из глухих отверстий.

Экспериметально получена формула для определения оптимальной скорости перемещения излучателей ультразвука при очистке деталей с глухими отверстиями. Предложены технологические приемы, позволявшие интенсифицировать процесс очистки сложных дета-

11

N. шт 4000.

3000.

2000.

1000

1 способ очистки £ М = 7730 шт

I 1 1 1 1 111

1.0 1.3 2.0 2.3 3.0 3.3 4.0 4,3 5.0 5. иш

а

N. шт 4000.

3000.

2000.

1000

2 способ очистки £ N = 9000 шт

и_1_

1.0 1.3 2.0 2.3 3.0 3.3 4.0 4.3 3.0 «. мкы б

Рис. 2. Распределение шаржированных абразивных частиц по размерам на площади 4 мы^ доведенной поверхности после очистки

N. шт

4000.

3000. 2000. 1000

3 способ очистки Е N = 10500 ИТ

1

1.0 1.3 2.0 2.3 3.0 3.3 4.0 4.3 3.0 3.3 а. мкм в

N. шт 4000.

3000.

2000.

1000

4 способ очистки 1 N = 14100 шт

1.0 1.3 2.0 2.3 3.0 3.3 4.0 4.3 5.0 3.3 5. мкм г

Рис. 2. Распределение шаржированных абразивных частиц по размерам на площади 4 мм^ доведенной поверхности после очистки

лей гидросистем.

Опробовано восемь составов экологически чистых водных мов-щих растворов, эффективность которых оценивалась по шести параметрам: продолжительность и качество очистки, способность к регенерации и уровень пенообразования, коррозионная активность по отношение к различные материалам, стоимость. К промыиленному внедрение рекомендован наиболее дешевьй из высокоэффективных составов: водный раствор тринатрийфосфата с добавкой ПАВ.

На основании сравнительного исследования доказана высокая эффективность процесса вьсокоамплитудной ультразвуковой очистки при применении водных моших и пассивируших растворов.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты экспериментов по выбору материалов для элементов стержневых колебательных систем.

Для создания надежной вьсокоамплитудной УЗКО выполнен ряд исследований по оценке влияния природы материала, его структуры и термообработки на энергетические потери при вьсоких амплитудах колебаний.

Изучение акустических потерь в различных конструкционных материалах С 8 сталей и 7 титановых сплавов 3 в широком диапазоне амплитуд колебательных смещений позволило выявить группу материалов с,малыми акустическими потерями и рекомендовать для изготовления элементов колебательных систем.

Из титановых сплавов наименьшими потерями обладают ВТЗ-1, ВТ5-1, ВТ6. ВТ9 С коэффициент потерь О"1 < 1.0 . 10"4 Ука-заннье материалы можно рекомендовать их для изготовления концентраторов и волноводов.

Из сталей наименьшие потери у 40Х и 65Г С коэффициент потерь О"1 = 7 . 10~4 и О-1 = 18.5 . 10~4 ). Указанные стали могут быть рекомендованы для изготовления промежуточных элементов С волноводов 3 колебательных систем.

Проведенное исследование позволяет сделать заключение, что коэффициент потерь (Г* не зависит от массы образца для сталей 45 и 40Х . однако наблюдается значительньй разброс экспериментальных данных Б = 15 У. .

Нормализация образцов из стали 40Х не привела к изменению коэффициента потерь.

14

Необходимо отметить, что коэффициент потерь у одних и тех se марок сталей существенно меняется от образца к образцу в зависимости от сертификата поставки.

В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ рассмотрены вопросы, связанные с разработкой технологии изготовления ультразвуковых колебательных систем и методики испытания УЗКС, рассмотрено внедрение результатов исследований в производство. Представлены комплексные технологические процессы вьсокоамплитудной ультразвуковой очистки, разработано оборудование и рекомендации по его внедрение. Разработан целый ряд универсальных установок, предназначенных для работы в условиях производства прецизионных деталей гидросистем.

Необходимо отметить, что разработанная методика испытания УЗКС позволила оценить качество исходного материала преобразователя, качество его последующей термической обработки. Методика может быть эффективно использована для оценки изменения маг-нитострикционных свойств преобразователя как в процессе его изготовления С пайки Э. так и в процессе его эксплуатации.

На основании предложенной методики установлена зависимость между свойствами кагнитострикционного материала преобразователя д 1 /1 ), полученньми при статическом испытании, и динамическими характеристиками колебательных систем g = г С .Al / 1 ).

Исследован процесс пайки преобразователей к волноводам с нагревом ТВЧ. Испытания подтвердили высокое качество соединения магнитострикционного преобразователя с волноводом. Отработаны, режимы пайки ТВЧ с использованием ультразвуковых колебаний. В случае наложения ультразвуковых колебаний на ванну с расплавле-'нньм припоем в процессе пайки качество спаянного соединения улучшается.

Проведена пайка магнитострикционных преобразователей С К49 Ф2 ) к стальным волноводам с использованием твердого припоя на основе латуни С Л68 ): Нагрев зоны пайки до 930 - 950 °С практически не изменил магнитострикционных свойств преобразователя. Динамические испытания колебательных систем показали их высокую эффективность.

Исследована возможность процесса пайки магнитострикционных

15

преобразователей к титановьм волноводам. Пайка, осуществленная в вакууме с нагревом ТВЧ. обеспечила высокую надежность соединения. Колебательные системы с концентраторами-волноводами из титановового сплава ВТЗ-1 обеспечивает увеличение амплитуд колебательных смещений на 30 - 40 Y, по сравнению со стальными концентраторами.

Проведены сравнительныз испытания эффективности работы различных стержневых колебательных систем. Определена методика оценки эффективности по чувствительности колебательной системы по напряжению = £ / UBX и мощности pv = £ / Она позволила с единых позиций провести сравнение большой группы стержневых колебательных систем в условиях различных акустических нагрузок.

Начиная с 1968 года автор принял участие в проектировании, изготовлении и внедрении в производство 10-ти специализированных установок для ультразвуковой очистки, оснащенных одинарными, спаренньми стержневыми и кольцевыми колебательными системами. Народнохозяйственный эффект от внедрения оборудования составил 180 тыо.руб.

ВШШ

1. Надежность работы прецизионных узлов гидросистем автомобилей и дорожных машин в значительной мере определяется их материалами и качеством заключительных технологических операций по доводке сопрягаемых поверхностей и удалению остатков загрязнений. Особое внимание в работе уделено удалению загрязнений в виде абразивньЪс зерен, шаржированных в доведенную поверхность сопрягаемых прецизионных деталей и непосредственны* образом влияющих на надежность и долговечность узлов гидросистем.

2. Предложенная методика оценки качества очистки и регистрации шаржированных частиц на поверхности деталей, основанная на применении сканирующего микроскопа, позволила определить влияние основных параметров доводки на ее технологические характеристики.

3. Снижение общего уровня шаржирования поверхности преци-

знойных деталей гидросистем достигается как за счет отработки оптимальных режимов процесса доводки, так и за счет разработки эффективных технологий очистки и специального оборудования для удаления частиц после доводочных операций.

4. Анализ различных методов удаления остатков загрязнений с доведенных поверхностей показал, что ультразвуковая обработка позволяет обеспечить■недостижимое другим! способами качество очистки.

5. На основе теоретического анализа факторов, способствующих удаление шарзированных частиц в ультразвуковом поле технологической гидкости, предложены возможные механизмы удаления абразивных частиц, внедренных в доведеннуо поверхность деталей. Показано, что определяющую роль играет пульсирущие кавитацнон-ныз пузьрьки и крупномасштабные акустические течения.

6. Экспериментальное исследование различных технологических режимов ультразвуковой очистки показало, что необходимый уровень энергетического воздействия на поверхность для целей удаления шаржированных в нее частиц наиболее благоприятны! образом реализуется при высокоашлитудной очистке, когда величина амплитуды смещения превышает £ = 10 - 12 мкм. при этом эффективная излучагхцая мощность N г 10 - 12 Вт/см^.

7. Проведенные эксперименты по отработке технологии ультразвуковой высокоамплитудной очистки позволили разработать рекомендации по интенсификации процесса с учетом материала и конструктивных особенностей очищаемых деталей, необходимости применения экологически чистых моющих сред.

На основе комплексной методики оценки различных моющих сред подобраны наиболее эффективные. Разработаны рекомендации по применении ультразвука для пеногашения водно-щелочных растворов.

8. Требования к качеству очистки прецизионных деталей на уровне регистрации частиц размером г 2 мкм, шаржированных в поверхность, вызывает необходимость организации технологии ультразвуковой очистки с применением ультразвуковых колебательных систем специального технологического назначения.

9. Разработаны критерии оценки эффективности материалов

17

элементов колебательных систем и разработана методика по выбору этих иатериалов. На основании анализа и проведенных экспериментов выданы рекомендации по применению материалов элементов ко-колебательных систем.

Разработана технология изготовления стержневых колебательных систем для ультразвуковой очистки.

10. Проведенные технологические и конструкторские проработки ультразвукового метода удаления шаржированных частиц легли в основу ряда разработанных установок специального назначения, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения. Проведено экономическое обоснование целесообразности внедрения ультразвуковых установок.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Кудряшов Б. А.. Иванова Т.Н. Разработка ультразвуковой колебательной системы для очистки деталей топливной аппаратуры // XXVIII научно-техническая конференция С секция технологическая 3 С 2 - 20 февраля 1970 ) : Аннот. докл. - М.. 1970. -С. 22 - 23.

2. Технологический процесс и установка для ультразвуковой очистки головки блока компрессора автомобиля ЗИЛ - 130 / Кудряшов Б. А., Протопопов Б. В.. Федотов Е. С.. Линник Г. А. /у XXVIII научно - техническая конференция С секция технологическая 3 С 2 - 20 февраля 1970 3: Аннот. докл. - М.. 1970. -С. 24 - 25.

3. Из опыта разработки технологии и оборудования для ультразвуковой вьсокоамплитудной очистки / Панов А. П.. Приходь-ко В. М. , Иванова Т. Н.. Кудряшов Б. А. у/ Тез. докл. Всесоюз. науч. - техн. конф, МИНХ им.Г. В. Плеханова. - М., 1978. - С, 18.

4. Г^эиходько В. М.. Елизаров В. А., Кудряшов Б. А. Применение ультразвуковых колебаний для совершенствования разборочно-моеч-ных операций при ремонте топливной аппаратуры автотракторных двигателей // Совершенствование технической эксплуатации автомобиля: Сб. науч. тр. / МАЛИ. - М.. 1988. - С. 61 - 66.

3. Приходько В. М.. Елизаров В.-Д.. Кудряшов Б. А. Совершенс-

гвование разборочно-мэечных операций с помощью ультразвука // Тез. докл. Всесооз. науч.-техн. конф. / МИСиС, - М.. 1987.-С. 74 - 78.

6. Расширение технологических возможностей ультразвуковой высокоамплитудной очистки у Калачев Ю. Н., Иванова Т. Н. . Кудряшов Б. А., Приходько В.М. /у Тез. докл. Всесогзз. науч. - техн. конф., Новосибирск. 1989. - М. . 1989. - Ч. 1. - С. 5.6.

7. Совершенствование раз борочно-моечных операций с помощью ультразвука у Приходько В. М., Куприянов Н. Ю. , Кудряшов Б. А. , Елизаров В.А. // Применение физических и физико-химических методов в технологических процессах: Темат. сб. науч. тр. / МИСиС. - М. . 1990. - С. 78 - 85.

8. Кудряшов Б. А. . Елизаров В. А.. Багров И. В. Ультразвуковая моечная машина модели ЛЭФМО-5 /✓ Тез. докл. респ. науч. -техн. конф. " Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин." - Курган. 1991, -4 1, - С. 31-53.

9. Приходько В. И. , Кудряшов Б. А.. Елизаров В. А. Ультразвуковой магнитострикционкьй преобразователь технологического назначения // Тез. докл. респ. науч. -техн. конф. " Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин. " -Курган. 1991. -4 1. - С. 84-86.

10. А. с. 415053 СССР. ШИ4 В 08 В 3 / 08 . Установка для очистки / П.П.Берг, Т.Н.Иванова. В.В.Каржанкин. Б.А.Кудряшов, А. П. Панов. Р. Л. Сницаренко. - Олуб. 18.10.73. Бел. № 6.

11. А. е.- 776669 СССР. МКИ4 В 08 В 3 / 12. Устройство для ультразвуковой очистки деталей в жидкой среде / А.П.Панов, В.М. Приходько, Т.Н.Иванова, Б.А.Кудряшов. - Опуб. 07.11.80. Бшт. № 41.

12. А. с. 1256822 СССР, МКИ4 В 08 В 3 у 08. Установка для мойки деталей ✓ Ю.И.Панин. В.М.Приходько, Б.А.Кудряшов. - Опуб. 13.03. 86. Бол. № 34.

1ÍAJ54 3.20 г. ICO 29.01.93г.