9. Технические характеристики ультразвуковых генераторов с независимым возбуждением

П р и м е ч а.н и е. Приняты обозначения: АПЧ - система автоматической подстройки частоты; АПА — система автоматической подстройки амплитуды; М — магнитострикционный преобразователь; П - пьезоэлектрический преобразо­ватель.

11. Характеристика ультразвуковых ванн

10. Технические характеристики ультразвуковых генераторов с самовозбуждением

Примечание. Для этих ванн применяют преобразователь ПМС-6-22.

преимущественно с использованием водных технологических жидкостей. Источниками ультразвуковых колебаний являются преобразователи ПМС-6-22 с согласующей пластиной. Ванны оборудованы герметичес­кими и звукоизоляционными кожухами и крышками, имеют систему подогрева технологических сред и бортовые отсосы. Ванны типа УЗВ рассчитаны на работу с генераторами серии УЗГ, которые выпускают

77

мощностью 4 и 10 кВт. В табл. 11 приведены основные технические харак­теристики ультразвуковых ванн этого типа.

Указанное технологическое оборудование практически не может быть использовано для комплексной автоматизации технологических процессов очистки.

Конструктивные особенности многопозиционных технологических установок, предназначенных для реализации комплексных технологи­ческих процессов, связаны в первую очередь с технологическим направ­лением, положенным в основу разработанного процесса очистки. В этом смысле целесообразно рассматривать установки для процессов низкоамплитудной ультразвуковой очистки, высокоамплитудной ультразвуковой очистки, очистки с использованием специальных органи­ческих растворителей.

Технологические установки низкоамплитудной ультразвуковой очистки выпускают обычно малыми сериями отдельными отраслями промышленности с учетом отраслевых потребностей. Мощность таких установок определяется количеством используемых преобразователей и может достигать десятков киловатт. Конструктивно эти установки вы­полняют либо карусельного, либо прямолинейного типа с различными средствами перемещения деталей. Детали можно загружать в специальные технологические транспортные устройства либо перемещать с использова­нием специального шнека.

Примером такого типа установок может служить агрегат УЗУ1-0,6-0 [14]. Установка имеет три технологические позиции, рас­считанные на последовательное осуществление ультразвуковой очистки, промывки и сушки. Установка снабжена магнитострикционным преобра­зователем потребляемой мощностью 0,63 кВт. Технологические емкости имеют вместимость 8 л, каждая снабжена электронагревателями, имеется подогрев воздуха на позиции сушки.

Во ВНИИТВЧ разработаны автоматические и полуавтоматические установки карусельного типа для очистки деталей с использованием пьезокерамических преобразователей [14].

Установки технологического направления, в которых используются высокие амплитуды колебаний, можно разделить на две основные груп­пы:

универсальные — позволяющие осуществлять комплексный техно­логический процесс очистки достаточно широкий номенклатуры дета­лей;

специальные, рассчитанные на обработку одной определенной детали.

Примером универсальной установки высокоамплитудной очистки средних и мелких деталей прецизионного производства могут служить установки, разработанные в лаборатории электрофизических методов обработки МАДИ и условно названные ЛЭФМО. Такие установки нашли применение на заводах, производящих топливную аппаратуру для тран­спортных дизелей, и могут быть также использованы для очистки широ­кой номенклатуры различных деталей после механической обработки, абразивной доводки и других технологических операций [А. с. №415055, 489540 (СССР) ].

78

Рис. 44. Спаренная ультразвуко­вая колебательная система

Примером такой полу­ автоматической установки является установка

ЛЭФМО-3. Универсальность установки достигается за счет использования кассеты со сменными вставками-но­сителями, учитывающими

конструктивные особенности очищаемых деталей и их пространственное положение на позиции ультразвуковой очистки. В установке реализован типовой технологический процесс, состоящий из предварительного зама­чивания деталей, ультразвуковой очистки, пассивации деталей и суш­ки. Каждую из операций выполняют в отдельной технологической емкос­ти, которые объединены в единый подвижной блок, выдвигающийся из установки при загрузке кассет с деталями.

На позиции ультразвуковой очистки установлена спаренная коле­бательная система (УЗКС), питаемая от генератора УЗГ5-1.6 и снабжен­ная двумя излучателями (рис. 44).

Колебательная система имеет постоянное возвратно-поступательное движение над кассетой с установленными деталями.

Продолжительность процесса очистки может меняться в зависимос­- ти от конструктивных особенностей деталей, характера и вида технологи­ ческих загрязнений. Продолжительность обработки на позиции ультразву­- ковой очистки устанавливается с помощью реле времени и изменяется в пределах от 1 до 10 мин.

Схема установки ЛЭФМО-3 приведена на рис. 45Установка содержит спаренную колебательную систему 1, которой сообщается возвратно-пос­тупательное движение над кассетой 8 с помощью винтовой передачи 2. Блок ванн 3, установленный на наклонном основании 4, перемещается с помощью винтовой 5 и ременной 6 передач и электродвигателя 7. В нижней части установки расположены баки с технологическими жидкос­тями 10, камеры подогрева и подачи моющих сред 11. На передней пане­ли расположен пульт управления 12 и смонтирован электрошкаф 13.

В рабочем положении кассеты 8 с загруженными в них деталями устанавливают на наружных стенках блока ванн 3 таким образом, чтобы выдерживался минимальный (3—5 мм) зазор между верхним уровнем очищаемых деталей и излучающей поверхностью источника колебаний 1, который совершает постоянное возвратно-поступательное движение, последовательно перекрывая все установленные в кассете детали. По окончании цикла ультразвуковой очистки, продолжительность которого определяется экспериментально и затем устанавливается с помощью реле времени, автоматически отключается питание УЗКС, и подвижной блок ванн с кассетами по наклонной плоскости выдвигает­ся в зону загрузки и выгрузки кассет 14. Конструкция установки предус-

79

Рис. 45. Универсальная установка ультразвуковой очистки ЛЭФМО-3

. матривает наклон плоскости перемещения блока ванн а, обеспечиваю-|щий свободный их выход без подъема колебательной системы.

По окончании операции перегрузки кассет, которую осуществляют вручную, блок ванн автоматически перемещается в зону выполнения технологических операций. При плотно закрытой крышке 9, обеспечи­вающей звукоизоляцию, автоматически включается питание УЗКС, и начинается новый цикл технологической обработки.

Техническая характеристика установки ЛЭФМО-3

Производительность (очистка от доводочных паст),

дет/ч 500-800

Число излучателей 2

Мощность, потребляемая УЗКС, кВт 1,6

Ультразвуковой генератор УЗГ5-1.6

Нагрев технологических жидкостей электрический

Общая потребляемая мощность, кВт 8

Габаритные размеры, мм 1400 х 1600X900

Требования к ориентации деталей, транспортировке их по техноло­гическим позициям и стабилизации технологических режимов во время работы вызывают определенное усложнение конструкций установок для высокоамплитудной ультразвуковой очистки и приближают их по слож­ности и точности изготовления отдельных узлов к автоматическому металлорежущему оборудованию.

В условиях массового производства наиболее эффективными являют­ся специализированные автоматы, позволяющие производить очистку в оптимальных условиях для данной конструкции детали и с учетом особенностей, предшествующих и следующих за очисткой технологи­ческих операций. 80

Конструктивно специализированные технологические установки вы­сокоамплитудной ультразвуковой очистки представляют собой последо­вательно расположенные ванны, камеры или технологические позиции, объединенные между собой межоперационным транспортом, перемещаю­щим детали с одной позиции на другую. Состав и число технологических позиций определяется конструкцией и состоянием поверхности деталей, подлежащих очистке, требованиями к состоянию поверхности деталей после оценки и может включать такие операции, как размагничивание, предварительную очистку, продувку, одну, две или более позиций ультраз­вуковой очистки, ополаскивание, пассивацию, сушку, консервацию, контроль и т.д. Для обеспечения заданного режима работы технологичес­ких позиций установки оборудуют системами приготовления, хранения, регулирования заданных параметров и подачи на позиции технологических сред; сбора и очистки отработанных растворов. Такие системы могут быть как централизованными, обеспечивающими работу группы оборудо­вания на участке, так и индивидуальными.

Примером специализированного технологического оборудования является полуавтоматическая установка 66 ЮМ, разработанная в НИИТракторосельхозмаше (рис. 46). Установка предназначена для очист­ки корпуса распылителя форсунки дизельного двигателя и выполняет ультразвуковую очистку, ополаскивание, пассивацию и сушку деталей. Производительность установки при очистке корпуса распылителя от доводочных паст составляет около 1000 дет/ч. Детали в установку заг­ружают вручную с использованием питателя-накопителя. Детали очищают двумя колебательными системами со стержневыми титановыми излуча­телями диаметром 40 мм. В торце излучателя выполнены два стержня, которые вводят в центральное отверстие распылителей при вертикаль­ном перемещении колебательных систем. Транспортировку деталей по технологическим позициям производят в ориентированном положении с помощью шагового толкателя и вибротранспортеров.

Ванна ультразвуковой очистки выполнена в виде камеры проходного типа с отверстиями в боковых стенках, профилированными по наружно­му контуру очищаемых деталей. Раствор, вытекающий в зазор между деталью и отверстием в боковой стенке ванны, собирается в корпусе ограждения и подается в бак, а необходимый уровень раствора в камере поддерживается за счет постоянной подачи раствора из бака. Такая конструкция ванны позволяет транспортировать детали с одной техноло­гической позиции на другую на одном уровне без вертикальных пере­мещений, что значительно упрощает конструкцию транспортных средств установки [А.с. N" 211902 (СССР)]. Подобные установки используют на заводах, выпускающих топливную аппаратуру.

В НИИТракторосельхозмаше разработана гамма унифицированных полуавтоматов, предназначенных для очистки основных прецизионных деталей топливной аппаратуры тракторных дизелей [А.с. № 787119 (СССР)]. В основу конструкции установок положен принцип очистки и транспортирования деталей по технологическим позициям в специаль­ных кассетах-сборках, которые можно использовать в качестве техноло­гической тары и на других этапах производства. Эти установки не имеют

81

Рис. 46. Полуавтоматическая установка для очистки корпуса распылителя

Рис 47. Конструктивная схема техно­логической камеры:

1 — кассета с ячейками для установки деталей; 2 - очищаемые детали; 3 -перегородка; 4 - шлюзовая заслонка; 5 - стол

обычных ванн, и все технологические операции осуществляются в объе­мах, образуемых ячейками кассеты. Во всех установках очистку деталей осуществляют с применением водных технологических сред и стержневы­ми колебательными системами мощностью 0,6—0,8 кВт и частотой 22 кГц. Акустическая колебательная система состоит из магнитострикционного преобразователя, полуволнового стального волновода и сменного титано­вого излучателя-концентратора. Форму и размеры излучателей выбирают в зависимости от формы и сложности деталей, подлежащих очистке.

Питание колебательных систем осуществляется от серийного гене­ратора УЗГ5-1.6/22 мощностью 1,6 кВт. С одним генератором могут одновременно работать две-три колебательных системы. В зависимости от числа этих систем, используемых в установке, последние комплекту­ют одним или двумя генераторами.

Технологическая цепочка установки включает несколько позиций. Каждая позиция имеет предметный столик с направляющими для кассет и корпус ограждения слива раствора. Раствор подается через отверстия в столе либо через форсунки, устанавливаемые над верхним уровнем кассет с деталями. Все столики устанавливают строго в одной плоскости. Кассета (рис. 47) состоит из нескольких ячеек для установки деталей, разделенных между собой перегородками. Вместе с боковыми стенками кассеты и плоскостью стола камеры ячейка образует замкнутый круг, в котором и осуществляется технологическая обработка. Утечка растворов через зазор между стенками ячейки и столом компенсируется постоянной подачей свежего раствора из бака. Отработанный раствор собирается в корпусе ограждения и сливается снова в бак. При необходимости увеличе­ния высоты столба жидкости над деталью (при верхнем расположении излучателя на позициях ультразвуковой очистки) над кассетой устанавли­вают шлюзовые заслонки. Внутристаночная транспортировка деталей осуществляется линейным шаговым перемещением кассет с шагом, рав­ным размеру ячейки.

82

Камеры ультразвуковой очистки при необходимости оснащают меха­низмами ориентации и фиксации деталей и подъема акустических голо­вок. Движения механизмов камеры увязаны по циклу с движениями механизма подачи. Технологические растворы нагревают электронагрева­телями, установленными в проходных камерах небольшого объема. Наг­реватели включают только при работе насосов подачи растворов. При такой системе потери тепла на радиацию и испарение минимальные, а время прогрева установки составляет всего несколько минут. Внедрение установок позволило уменьшить количество оставшихся загрязнений по сравнению с ручной очисткой в 100-500 раз, значительно сократить трудоемкость операций и затраты на технологические материалы. Улучше­ны условия труда работников прецизионных цехов и снижена пожароопасность помещений. Высококачественная ультразвуковая очистка прецизионных деталей и узлов повысила точность измерения и сортировки деталей, снизила возврат узлов с испытательных стендов и уменьшила процент аварийного выхода аппаратуры из строя в процессе эксплуатации.

Конструкции установок для очистки деталей во фреонах и его азеот-ропных композициях имеют свои особенности, которые зависят от при­нятого технологического процесса, количества и расположения акустичес­ких преобразователей, степени механизации и автоматизации процесса очистки и ряда других факторов. В настоящее время разработана гамма технологических установок специального и общетехнологического назна­чения, рассчитанных на очистку прецизионных деталей.

В установках используют как стандартные магнитострикционные преобразователи ПМС-6-22, так и наборы пьезокерамических преобразова­телей.

В табл. 12 показаны основные технические характеристики установок типа УЗВФ с технологическим процессом очистки в герметической каме-