Способ контактной ультразвуковой очистки изделий

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Еремеев Александр Сергеевич Клубович Владимир Владимирович Луцко Валерий Федорович Сакевич Валерий Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(57) Способ контактной ультразвуковой очистки изделий путем погружения изделия в моющий раствор, возбуждения в растворе высокоамплитудных ультразвуковых колебаний и создания механического контактного взаимодействия колеблющейся поверхности ультразвукового источника колебаний и изделия, отличающийся тем, что механическое контактное взаимодействие осуществляют в стохастическом виброударном режиме.(56) Панов А.П. Ультразвуковая очистка прецизионных деталей. - М. Машиностроение,1984. - С. 47.2129921 1, 1999.2049567 1, 1995. Изобретение относится к контактным способам очистки внутренних полостей и наружных поверхностей изделий от твердых нерастворимых загрязнений и может быть использовано при разработке технологических процессов ремонта и восстановления изделий в различных отраслях промышленности. Известен способ контактной ультразвуковой очистки изделий путем погружения изделия в моющий раствор, возбуждения в растворе высокоамплитудных ультразвуковых колебаний и создания механического контактного взаимодействия колеблющейся поверхности ультразвукового источника колебаний и изделия 1. Недостаток этого способа - низкая эффективность очистки от твердых нерастворимых загрязнений, имеющих прочную механическую и химическую связь с изделием, вследствие низкой эффективности передачи энергии ультразвуковых колебаний заданной частоты от источника колебаний к изделию. Кроме того, такой способ контактной очистки не позволяет разделить изделие на составные элементы, которые соединились друг с другом в процессе эксплуатации при повышенных температурах из-за образования твердых нерастворимых загрязнений. 6267 1 Для рассоединения изделия на составные элементы и эффективной очистки внутренних полостей и наружных поверхностей от нерастворимых загрязнений между колеблющейся поверхностью ультразвукового источника колебаний и изделием механическое контактное взаимодействие осуществляют в стохастическом виброударном режиме. Задача, на решение которой направлено изобретение, - это возбуждение резонансных всевозможных форм колебаний в изделии. Предлагаемый способ очистки основан на том, что, с одной стороны, для эффективного кавитационного воздействия необходима частота 8-10 кГц 1 стр. 38, с другой стороны,только за счет кавитации невозможно рассоединить изделие на детали и очистить отверстия малого диаметра (меньше 3 мм) 1 стр. 49. Это возможно, если в изделии возбудить разные формы колебаний (изгибные, продольные и т.п.) с максимальной амплитудой,каждая из которых имеет свою собственную частоту. Поэтому просто механическим контактным воздействием на изделие с заданной частотой ультразвуковых колебаний источника, например 22 кГц, такой эффект получить невозможно. Но если на изделие воздействовать не периодическими, а стохастическими импульсами, то в этом режиме существуют частоты, совпадающие с частотами различных форм собственных колебаний изделия. При вибрации изделия, оно как бы стряхивает с себя загрязнения, а кавитационное воздействие, вызванное вибрациями изделия, дополнительно интенсифицирует процесс очистки по всей поверхности изделия, включая каналы и отверстия. Получить стохастические виброударные режимы между колеблющейся поверхностью ультразвукового источника колебаний и изделием можно подбором характеристик упругих элементов,которыми необходимо поджать изделие к колеблющейся поверхности источника ультразвуковых колебаний, самой силы поджатия и амплитуды колебаний торца волновода 2. Для распылителя форсунки экспериментально установили жесткость пружины - 5240 Н/м сила поджатия - 5 Н амплитуда колебаний торца волновода не менее 48 мкм. Сравнительная оценка известного и предлагаемого способов контактной ультразвуковой очистки и разделение изделия на составные элементы дается следующими примерами. Пример 1. В качестве изделий брались распылители форсунок из двигателя, подлежащего ремонту. Требовалось расклинить корпус распылителя форсунки и поршень, удалить нагар и смолообразования из распыляющих отверстий 0,34 мм и с внутренней и наружной поверхности распылителя форсунки. Ультразвуковую контактную очистку осуществляли следующим образом. Распылитель форсунки поджимали пружиной к торцу волновода,колеблющегося с частотой 22 кГц и амплитудой 50 мкм. Жесткость пружины и силу поджатия экспериментально выбирали так, чтобы осуществлялись стохастические виброударные колебания форсунки. В нашей установке жесткость пружины - 5240 Н/м, сила поджатия - 5 Н. Процесс вели в моющем растворе. Время для осуществления процесса очистки и расклинивания поршня и корпуса распылителя форсунки определялось экспериментально для изделий с различной степенью загрязненности и было окончательно установлено в пределах 3 мин. Затем распылитель форсунки проверялся на стенде. Проверка показала, что при таком способе очистки все распыляющие отверстия восстанавливаются с 100 -ой гарантией. Пример 2 (сравнительный). Изделие и оснастка те же, что и в примере 1. Параметры пружины и силу поджатия выбираем так, чтобы соударения между изделием и торцом волновода происходили с постоянной частотой 22 кГц. Процесс вели в том же моющем растворе, что и в примере 1. Время очистки доводили до 20 мин. Удалось расклинить и очистить 10 изделий из партии в 100 изделий. Использование изобретения позволит, например, восстанавливать распылители форсунок, тем самым продлить их срок службы. 2 6267 1 Источники информации 1. Панов А.П. Ультразвуковая очистка прецизионных деталей. - М. Машиностроение,1984. - С. 47. 2. Сакевич В.Н. Исследование устойчивости основного режима в колебательной системе с билинейной упругой характеристикой. - М., 1985. Деп. В ВИНИТИ 15.10.85.7252-В. - С. 13. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.