Disperserlar uchun titanium qotishma ultratovush shoxlari: qotishma va dizayn

Amplituda transformator rodning roli

Ultrasonik disperser 20 kHz yoki 25 kHz chastotada elektr energiyasini piezoelektrik keramika to'plami bilan mexanik tebranishga aylantiradi, ammo keramik stack bir necha mikrometrlik harakatni ta'minlaydi. Har xil tarzda shox, sonotrod yoki variator - deb ataladigan amplituda transformator novdasi - bu harakatni suyuqlikda kavitatsiya hosil qilish uchun zarur bo'lgan 10-100 mikrometr diapazoniga oshiradigan rezonansli metall komponentdir. Uning geometriyasi kuchaytirish nisbatini belgilaydi va uning materiali novda o'zgaruvchan stressdan qancha vaqt omon qolishini belgilaydi.

Rodning o'zi yarim to'lqinli rezonator bo'lgani uchun uning uzunligi tanlangan qotishmadagi ish chastotasidagi tovush tezligi bilan belgilanadi. Materialning har qanday o'zgarishi mexanik uzunlikni o'zgartiradi, shuning uchun disperserda materialning o'zgarishi hech qachon qarorda pasayib ketmaydi.

Nima uchun titanium qotishmalariga afzallik beriladi

Ushbu dastur uchun uchta material xususiyati titanga ishora qiladi va ular bir-birini mustahkamlaydi.

Maxsus kuch:titanium qotishmalari oson mavjud bo'lgan strukturaviy metallar orasida massa birligi uchun eng yuqori quvvatni ta'minlaydi, bu tebranish massasini past darajada ushlab turadi va stack ta'minlashi kerak bo'lgan quvvatni kamaytiradi.

Akustik xatti-harakatlar:titanda 6100 m/s atrofida tovush tezligi qulay yarim to'lqin uzunligini (20 kHzda taxminan 150 mm) va suyuqlik va shlaklarga samarali birlashadigan 27 MRayl atrofida foydali akustik impedansni beradi.

Akustik charchoqqa chidamlilik:shoxning tugun-bo'sh qismlarida o'zgaruvchan kuchlanish to'liq teskari bo'ladi, shuning uchun dizayn ruxsat etilgan kuchlanish kuchi emas, balki charchoq kuchi. Titan qotishmalari bu erda ko'pgina zanglamaydigan po'latlardan ustun turadi, shu bilan birga kavitatsiya eroziyasiga va kislotali yoki ishqoriy jarayon suyuqliklariga qarshilik ko'rsatadi.

Amaliy bo'linish oddiy. Ti-6Al-4V, ASTM B348 bo'yicha tavlangan bar sifatida taqdim etiladi, charchoq muddati hukmron bo'lgan yuqori amplitudali novdalar uchun ishlatiladi. Sof titan jarayon suyuqligi agressiv bo'lsa, lekin amplitudalar o'rtacha bo'lganda tanlanadi, chunki qotishmagan navlar ko'plab kimyoviy muhitlarga biroz yaxshiroq qarshilik ko'rsatadi va ishlov berish osonroq.

Geometriya, amplituda nisbati va rezonans

Shoxni kuchaytirish nisbati qotishma bilan emas, balki uning kirish va chiqish uchlari orasidagi maydon nisbati bilan belgilanadi. Bosqichli shox eng yuqori nazariy daromadni beradi; konusning yoki eksponensial profil stressni uzoqroq uzunlikka tarqatadi va materialga yumshoqroq bo'ladi. Chiziqlarni tirik ushlab turadigan dizayn amaliyoti quyidagilarni o'z ichiga oladi:

Har bir o'tishning daromadini cheklash, chunki taxminan 3: 1 dan yuqori bir qadam nisbati stressni jamlaydi va charchoq muddatini qisqartiradi.

Har bir diametrni oʻzgartirishda keng fileto radiuslaridan foydalaning va oʻtkir yelkalar, yuqori kuchlanish zonalaridagi iplar-va asbob izlari ostidagi kesiklardan saqlaning.

Tugun tekisligini, stack novdani qistiradigan joyda, siqish kuchi tebranish bilan kurashmasligi uchun aynan joy almashtirish tugunida saqlang.

Uzunlikni o'lchash, shuning uchun novda konvertor chastotasida aniq aks sado beradi; millimetrning bir necha o'ndan bir qismini tashkil qiladi va sozlash odatda uchini kesish orqali amalga oshiriladi.

Stressni ko'taruvchi omillarni kamaytirish uchun nurlanish yuzi va yon tomonlarini jilolash; taxminan 0,8 mikrometr Ra dan past bo'lgan sirt pürüzlülüğü oqilona maqsaddir.

Termal boshqaruv va uchi aşınma

Mexanik tebranish issiqlik sifatida tarqaladi va titanning past issiqlik o'tkazuvchanligi issiqlik novda bo'ylab tarqalishdan ko'ra uchi va tugun yaqinida kontsentratsiyani anglatadi. Buning ortidan ikkita oqibat kelib chiqadi. Birinchidan, majburiy havo yoki tugundagi sovutish yoqasi ko'pincha uzluksiz ishda kerak bo'ladi, chunki issiq tayoq rezonans chastotasini ham, charchoq chegarasini ham o'zgartiradi. Ikkinchidan, nurlanish yuzidagi kavitatsiya eroziyasi oxir-oqibat qotishmadan qat'iy nazar uchni iste'mol qiladi, shuning uchun ko'plab ishlab chiqarish disperserlari qayta ishlatiladigan korpusga burama yoki payvandlangan almashtiriladigan uchi yoki vaqti-vaqti bilan qayta- yuzlanib turadigan uchidan foydalanadi.

Texnologik disperserlar uchun odatiy operatsion oynalar doimiy oqimda 10-50 mikrometrli amplitudalar bilan 20 kHz va qisqa partiyalarda yuqori amplitudalardir. Uzoq vaqt davomida mo'ljallangan amplitudadan yuqori yugurish shoxni sindirishning eng tezkor usuli hisoblanadi, chunki stress ma'lum geometriya uchun amplituda kvadratiga qarab o'zgaradi.

Rod tanlash va foydalanishda keng tarqalgan xatolar

Faqatgina kuchlanish kuchi bilan qotishma tanlash. Charchoq kuchi va çentik sezgirligi novda ishlash muddatini nazorat qiladi va ikkalasi ham sertifikatdagi minimal kuchlanish qiymatiga emas, balki mikro tuzilishga va sirt qoplamasiga bog'liq.

Uzunlikni oʻzgartirmasdan{0}}qotishma navlarini almashtirish. Ovoz tezligidagi farqlar rezonansni siljitadi va konvertorni ortiqcha yuklashi mumkin.

Toʻgʻridan-toʻgʻri oʻzgaruvchan kuchlanishga qoʻshadigan statik valentlik yukini keltirib chiqaradigan siqish ipini-ortiqcha torting.

Kimyoviy jihatdan chidamli, lekin charchoq{0}}cheklangan darajani korroziy muhitda yuqori amplitudada ishlatish; keyin hujum sirt ustida emas, balki charchoq yorilishida boshlanadi.

Suyuqlik darajasi va suvga cho'mish chuqurligiga e'tibor bermaslik. Suvga cho'mish bilan kavitatsiya intensivligi va aks ettirilgan quvvat o'zgaradi va yomon moslashish foydali dispersiyadan ko'ra novda issiqlik sifatida namoyon bo'ladi.

TSS

Savol: Ultrasonik disperser shoxi uchun qaysi titanium standart hisoblanadi?
ASTM B348 bo'yicha tavlangan Ti-6Al-4V bar yuqori amplitudali ishlar uchun odatiy tanlovdir, shu bilan birga, kimyoviy qarshilik charchoq chegarasidan ko'ra muhimroq bo'lgan joylarda tijorat uchun toza navlar qo'llaniladi. Sinf novda chizilganiga qarshi tasdiqlanishi kerak, chunki ular orasida rezonans uzunligi bir oz farq qiladi.

Savol: Nima uchun shox yarim to'lqin uzunligi bo'lishi kerak?
Yarim to'lqinli novda ikkala uchida siljish antinodi va o'rtada joylashgan tugun mavjud bo'lib, u erda tebranishni susaytirmasdan mahkamlash mumkin. Uzunlik to'g'ridan-to'g'ri tovush tezligi va chastotasidan kelib chiqadi, shuning uchun uni o'zboshimchalik bilan qisqartirish mumkin emas.

Savol: Titan shoxining tugundagi yorilishiga nima sabab bo'ladi?
Noto'g'ri tekislikda qisish, diametrning o'zgarishida o'tkir yelkalar yoki yuqori-stress zonasida joylashgan ip odatiy sabablardir. Tugun joy almashish minimal, lekin kuchlanish minimal emas, shuning uchun qisqich bandi silliq va kontakt bosimi o'rtacha bo'lishi kerak.

Savol: Rodni partiyalar orasida qanday tozalash kerak?
Yumshoq yostiqli yumshoq gidroksidi yoki neytral yuvish vositasi, keyin suv bilan yuvish va quritish kifoya. Kuchli kislotalar, xlorli tozalagichlar va po'lat junlardan qochish kerak, chunki ular sirtni qo'pol qiladi yoki chuqurlasha boshlaydigan temir ifloslanishini qoldiradi.

Savol: Eskirgan uchini tuzatish mumkinmi?
Nur sochayotgan yuzga-ozgina qarab turish odatiy amaliyotdir, lekin har bir kesish rezonansni o'zgartiradi, shuning uchun novda-sozlanishi va yoriqlar bor-yo'qligini qayta-tekshirish kerak. Chuqur kavitatsiya kraterlari yoki shpalga etib boradigan yoriqlar ta'mirlashni emas, balki almashtirishni anglatadi.

Savol: Rod materiali dispersiya sifatiga ta'sir qiladimi?
Bilvosita, ha. Amplituda barqarorligi, isitishga qarshilik va uchi geometriyasi kavitatsiya maydonini aniqlaydi, shuning uchun barqaror chastotada charchoq chegarasida ishlaydigan novda issiq yoki o'chirilgan rezonansga qaraganda ko'proq takrorlanadigan zarracha hajmi taqsimotini hosil qiladi.