Введение 5
Глава 1. Литературный обзор 6
1.1 Технологии с применением ультразвука 6
1.2 Применение ультразвуковых технологий 7
1.3 Титановый сплав ВТ3-1 8
1.4 Ультразвуковая сварка 10
1.5 Волноводы 11
1.6 Проектирование ультразвуковых колебательных систем 13
1.7 Резьбовые соединения и нагрузки 16
1.8 Разрушение твёрдых тел во время действия циклических нагрузок 19
1.9 Разрушение волноводов 21
Глава 2. Материалы и методики исследования 24
2.1 Анализ разрушенных ультразвуковых волноводов 24
2.2 Построение эпюр напряжений ультразвуковых волновод. Методика
прочностного расчёта 26
2.3 Методика экспериментального анализа трещин в ультразвуковых
волноводах. Подготовка образцов. Оборудование 30
Глава 3. Результаты экспериментального и теоретического исследования
волноводов 34
3.1 Волновод - нож 34
3.2 Экспоненциальный волновод 37
Заключение 39
Список используемой литературы 40
Аннотация. Введение.
Цель работы - изучить причины, механизмы отказа ультразвуковых колебательных систем на базе магнитострикторов с учётом выбранного материала.
Задачи:
- Литературный обзор на данную тематику
- Описание методик, оборудования и исследуемых объектов
- Анализ полученных результатов и получение информации касательно причин выхода из строя волноводов
В выпускной квалификационной работе выполнены теоретические и экспериментальные исследования причин отказа ультразвуковых колебательных систем на базе магнитострикционных преобразователей и ультразвуковых волноводов различной конструкции из титанового сплава ВТ3-1. В ходе выполнения работы выполнен визуальный анализ образцов, построение эпюр напряжений, испытание на растяжение и фрактографический анализ. Установлено, что основными причинами разрушения являются многоцикловая усталостная нагрузка, а разрушение волноводов зарождается от внутренних дефектов материала или от геометрических концентраторов напряжений, обусловленных конструкцией волновода. При этом, основной причиной разрушения является пик напряжений в резьбовом соединении при ультразвуковой нагрузке, дополнительно причиной разрушения служит сама резьба, т.к. она служит концентратором напряжений.
Технические рекомендации:
- упрочнение ультразвуковых волноводов с помощью методов поверхностного пластического деформирования,
- снижение конструкционных концентраторов напряжений в резьбовых соединениях,
- контроль материала на наличие внутренних дефектов
Тем самым благодаря данным рекомендациям можно увеличить срок эксплуатации оборудования, улучшить их свойства и характеристики, тем самым уменьшить расходы предприятия в условиях массового производства и избежать простоя из-за преждевременно вышедших из строя волноводов.
