Аннотация 2
Abstract 3
Введение 5
1 Анализ исходных данных. Постановка проблемы исследования 7
1.1 Волноводы и технологии с применением ультразвука 7
1.2 Проектирование ультразвуковых колебательных систем 10
2. Анализ причин разрушения волноводов для ультразвуковых колебательных
систем 17
2.1. Влияние циклических нагрузок на механизм разрушения твердых тел 17
2.2 Механизмы разрушения кристаллических материалов при циклическом
нагружении 27
2.3 Основные причины разрушения волноводов 30
3. Разработка технологии упрочнения волноводов из алюминиевого сплава Д16Т33
3.1 Методика экспериментального исследования 33
3.2 Результаты экспериментального исследования 34
Заключение 39
Список используемой литературы 41
Основной задачей современной промышленности, является не только модернизация существующих производственных технологий, но и создание новых. Ультразвуковые технологии играет важную роль в области модернизации многих технологических процессов. Ультразвуковые технологии используются во многих областях человеческой деятельности, и процессы, улучшенные с помощью высокоэнергетических ультразвуковых колебаний, можно разделить на три группы в зависимости от типа среды, в которой они существуют [1, 2].
Первая группа включает процессы, в которых в качестве среды используются твердые или термопластичные материалы, например, ультразвуковая сварка. Ультразвуковые колебания высокой интенсивности используются для сварки полимерных термопластичных материалов, обеспечивая отличную герметичность при сварке полиэтиленовых труб и коробок для банок. Ультразвуковая сварка также используется для приваривания тонкой фольги или проволоки к металлическим деталям. Этот метод называется холодной сваркой, поскольку шов образуется при температуре ниже точки плавления. Этим методом можно сваривать различные металлы, включая алюминий, тантал, цирконий, ниобий и молибден.
Вторая группа включает процессы, связанные с обработкой жидких сред, например, ультразвуковую очистку. Ультразвуковая очистка - это самый быстрый и эффективный способ очистки поверхностей от различных загрязнений, включая труднодоступные места. Ультразвуковая очистка позволяет заменить высокотоксичные, легковоспламеняющиеся и дорогостоящие растворители обычной водой. Высокочастотные ультразвуковые колебания создают в жидкости мельчайшие пузырьки, которые превращаются в мощную струю, смывающую грязь...
Выпускная работа посвящена разработке технологии упрочнения волноводов из алюминиевого сплава Д16Т.
В ходе анализа исходных данных исследованы волноводы и технологии с применением ультразвука и процессы проектирование ультразвуковых колебательных систем. Выполнено моделирование работы ультразвукового волновода в ANSYS, на основании которого получена эпюра напряжений в ультразвуковом волноводе. В результате установлено проблема циклической прочности волноводов.
Исследование путей решения проблемы позволило установить, что на механизм усталостного разрушения влияют несколько факторов, включая свойства материала, условия нагружения, условия окружающей среды и микроструктуру.
На основании анализа причин разрушения ультразвуковых волноводов в условиях практической эксплуатации установлено, что основными причинами разрушения являются усталостное разрушение. При этом характер разрушения носит определенные особенности, заключающиеся в распространении усталостных трещин. На основании анализа локации разрушения и физических особенностей зарождения и развития трещин была предложена и исследована технология механического упрочнения методом ННД - выглаживанием, в том числе с применением ультразвуковых колебаний. Процесс упрочнения позволяет улучшить физитко-механические свойства волновода, а наложение в процесс обработки ультразвуковых колебаний позволяет обеспечить релаксацию механических остаточных напряжений в материале после предшествующей обработки.
Применяя эти требования на предприятиях в условиях массового производства, значительно увеличится долговечность ультразвуковых колебательных систем и волноводов, применяемых при различных ультразвуковых технологиях.
