книги из ГПНТБ / Хорбенко, И. Г. Ультразвук в машиностроении

в которую встроен ультразвуковой преобразователь. Ис­ пользуются как магнитострикционные преобразователи из пермендюра, никеля и феррита, так и пьезоэлектрические из керамики. Ввод ультразвуковых колебаний в ванну производится, как правило, через пластину постоянного или переменного сечения (мембрану), имеющую хороший акустический контакт с преобразователем. Геометрические размеры излучающей пластины выбираются такими, чтобы можно было получить наилучшее согласование полного сопротивления преобразователя с волновым сопротивле­ нием среды, а следовательно, и максимальную интенсив­ ность ультразвуковых колебаний. В последнее время ста­ раются использовать магнитострикционные преобразова­ тели с равномерно распределенным полем. Некоторые ультразвуковые установки оборудуются дополнительными специальными устройствами: ручными или механическими транспортерами, барабанами, корзинами, ваннами опо­ ласкивания, сушильными камерами, системой подогрева раствора и др. Все эти устройства позволяют повысить производительность и качество очистки.

Конструктивные особенности технологических устройств, установок й оборудования для ультразвуко­ вой очистки определяются формой и размерами очищае­ мых деталей, видами загрязнений, требованиями к ка­ честву поверхности и задаваемой производительностью.

ВСоветском Союзе разработана серия промышленных

иопытных образцов ультразвуковых агрегатов, устройств

иванн для очистки различных деталей и узлов, применяю­ щихся на различных промышленных предприятиях. Это ванны УЗВ-15М, УЗВ-16М, УЗВ-17М, УЗВ-18М, УЗВМ-З, УЗВТ-З; агрегаты УЗА-1, УЗА-6, УЗА-9, УЗА-ЮМ,

УЗУ2-25,0, УЗУб-10,0, ІЗУІ-63/16-0, УО-22, УЗВД-6,

УЗВД-8; устройства УОГ-1, УОГ-2, УОГ-3, УОГ-4; стенды СУОГ и др. Все перечисленные ультразвуковые ванны, агрегаты, установки и устройства внедрены в про­ изводство и дали значительный экономический эффект.

Ультразвуковые ванны УЗВ-15М, УЗВ-16М, УЗВ-17М, УЗВ-18М (табл. 12) предназначены для очистки деталей от жировых и механических загрязнений. Очистка деталей производится в водных растворах щелочей и синтетических поверхностно-активных веществ. Для очистки в жидкостях возбуждаются ультразвуковые колебания. Их источником

Ш

Т а б л и ц а 12

Техническая характеристика ультразвуковых ванн

Х а р ак те р и сти к а У ЗВ -15М У ЗВ -16М УЗВ-17М У ЗВ -18М

служит магнитострикционный преобразователь ПМС-6-22. Ванны заключены в звукоизоляционные кожухи с крыш­ ками и имеют встроенные бортовые отсосы, присоединяе­ мые к цеховым вентиляционным системам. Конструкцией ванн предусмотрена возможность нагрева или охлаждения в них жидкости. Монтаж электрических цепей ванн не рассчитан на применение горючих жидкостей. Все детали, соприкасающиеся с жидкостями, изготовлены из анти­ коррозийных материалов.

Ультразвуковая механизированная ванна УЗВМ-З (рис. 31) предназначена для очистки мелких деталей раз­ личных приборов от жировых и механических загрязне­ ний в водных, щелочных и нейтральных растворах, а также в среде жидкого фреона Ф-113. Магнитострикционный пре­ образователь типа ПМС-38 с равномерно распределенным полем встроен в дно ванны. Очищаемые детали загру­ жают в сетчатый барабан, который вращается с помощью

112

Рис. 31. Ультразвуковая ванна для очистки УЗВМ-З

электропривода со скоростью 4—8 об/мин. Детали раз­ мером до 3 мм загружают непосредственно на диафрагму преобразователя. В ванне предусмотрены электроподо­ грев и циркуляция моющего раствора, автоматическое регулирование температуры раствора. Ванна выполнена в звукоизоляционном исполнении. Предусмотрена воз­ можность промывки горячей и холодной водой. Исполь­ зование ванны улучшает условия труда, повышает про­ изводительность и качество очистки. Общая мощность ванны 5 кВт; мощность, потребляемая преобразователем ПМС-38, 4 кВт; резонансная частота 18 кГц; ток подмагничивания 30 А; рабочее напряжение 450 В; расход воды 5 л/мин; рабочий объем бака 55 л; ванны 17 л, барабана 300 см3; габаритные размеры 1450 X 620 X 900 мм; масса

260 кг.

Для очистки и обезжиривания мелких деталей различ­ ной конфигурации из металла, пластмассы и других мате­ риалов разработана ультразвуковая ванна УЗВО-0,4-44, состоящая из двух секций. Отличительной ее особенностью является то, что одновременное включение двух ванн по­ зволяет вести очистку в двух моющих растворах (предвари­ тельная и окончательная очистка). Ванна УЗВО-0,4-44 является первым промышленным образцом, работающим на частоте 44 кГц. Кроме того, она отличается удобством пользования, компактностью и малым весом (8 кг). По­ требляемая мощность установки 400 Вт, акустическая мощность 200 Вт.

Одна из последних моделей ультразвуковых ванн типа УЗВ ультразвуковая ванна УЗВТ-З (рис. 32), пред­ назначенная для удаления окалины и окисных пленок с поверхностей мелких деталей из черных и цветных ме­

113

(травление, промывка и сушка) производится в специ­

циальным насосом. Сушка деталей производится подо­ гретым воздухом. Источником ультразвуковых колебаний служит магнитострикционный преобразователь ПМС- 15А-18, заключенный в защитный кожух из винипласта. Расход воды для охлаждения преобразователя 5 л/мин. Источником питания преобразователя служит ультразву­ ковой генератор УЗГ-2-10. Габаритные размеры установки 2800 X 550 X 1500 мм, масса 300 кг. Установка разра­ ботана во Всесоюзном научно-исследовательском инсти­

предназначена для межоперационной и финишной очистки плоских и объемных деталей от механических и жировых загрязнений. Установка может быть встроена в поточную линию изготовления малогабаритных деталей. Она состоит из загрузочно-разгрузочных устройств, средств вибротранспортировки и ориентации деталей, а также магнитострикционного преобразователя, оснащенного специальным вол-

114

новодом-излучателем. Установка снабжена душевым опола­ скивателем, баком с фильтром и насосом для подачи в зону обработки подогретой моющей жидкости. Контроль теп­ ловых режимов автоматизирован.

Очистка деталей на ультразвуковой установке УО-22 происходит в процессе перемещения их по лоткам вибро­ транспортера. Высокое качество очистки достигается в ре­ зультате индивидуальной обработки деталей моющими средствами в интенсивных акустических полях. Приме­ нение установки позволяет сократить цикл подготовитель­ ных операций в результате ликвидации ручного труда и повышения скорости очистки при замене органических растворителей водными моющими составами. Ультразвуко­ вая установка УО-22 имеет четыре модификации УО-22А, УО-22Б, УО-22В и УО-22Г). Различие модификаций со­ стоит в производительности, количестве преобразователей, ступеней очистки и габаритных размеров (табл. 13).

Одна из последних моделей установок — механизиро­ ванная ультразвуковая установка проходного типа, пред­ назначенная для обезжиривания деталей и узлов перед нанесением покрытий и сборкой. Она состоит из четырех узлов: технологического агрегата; пульта управления; ультразвукового генератора УГЗ-100/16, состоящего из шкафа управления с удвоителем частоты; вращающегося преобразователя частоты ВПЧ-100/8000. Технологический агрегат включает в себя: ванну струйной промывки, уль­ тразвуковую ванну, ванну окончательной промывки, подъ- емно-транспортирующее устройство. В установке прин­ ципиально по-новому решена схема электрического пи­ тания ультразвуковых преобразователей. Она питается от электромашинного генератора с удЕоителем частоты, име­ ющим общую цепь подмагничивания постоянным током и магнитострикционными преобразователями. Очистка де­ талей и узлов производится в три этапа: струйная про­ мывка водой при t = 70-ь80° С; ультразвуковое обезжи­ ривание при і — 40-ь 60° С; промывка с пассивированием при t = 40-ь 45° С. Процесс очистки и транспортировка полностью механизированы. В установке применены без­ опасные моечные растворы на водной основе, полностью исключены горючие материалы. Установка высокопроиз­ водительна — дает снижение трудоемкости в 3,5 раза и позволяет высвободить пять вспомогательных рабочих. Производительность установки (при режиме загрузки 5 мин и массе деталей до 2500 кг) 6000 кг/ч. Максимальные

115

116

размеры деталей 700 X 950 X 500 мм. Грузоподъемность подъемно-транспортного механизма 100 кгс, скорость подъ­ ема 0,1 м/с, высота подъема 900 мм. Емкость ультразвуко­ вой ванны 0,76 м3. Тип преобразователей ПМС-4/16, ко­ личество 20 шт. Габариты установки 4000 X 3000 X X 2870 мм.

В разработке ультразвуковых методов очистки и про­ мышленной аппаратуры большую работу провели сотруд­ ники Ленинградского центрального конструкторского бюро по ультразвуковым и высокочастотным установкам (ЦКБ УВУ при ВНИИТВЧ). В бюро разработана серия универсальных ультразвуковых установок мощностью 100—250 Вт для использования в технологических про­ цессах очистки изделий, гравировки и т. п. Комплекты установок выполнены настольными, состоящими из уль­ тразвукового генератора на полупроводниках и ванн раз­ личной емкости, что позволяет очищать изделия различ­ ной загрязненности, конфигурации и размеров. Уста­ новки можно широко использовать на индивидуальных рабочих местах в машиностроительной, электротехниче­ ской, радиоприборостроительной и других отраслях про­ мышленности, а также для очистки оптики, ювелирных изделий от масел, пасты, пыли механических и других загрязнений. Одна из таких установок УЗУІ-06-0 пред­ ставляет собой трехпозиционное моющее устройство. Ванны очистки и промывки, камера сушки и ультразвуко­ вой генератор смонтированы в одном корпусе. Преобра­ зователь вмонтирован в дно ванны и питается генератором мощностью 600 Вт. Моющий раствор подогревается элек­ тронагревателем до температуры 80° С, которая поддер­ живается автоматически при помощи термореле. Уста­ новка предназначена для очистки от жировых и механи­ ческих загрязнений мелких деталей оптического произ­ водства, точного машиностроения, радио- и электропро­ мышленности, лабораторной посуды и т. д. Установка состоит из генератора на полупроводниках со встроенным пьезокерамическим преобразователем из керамики ЦТС-19. Для очистки мелких деталей созданы и другие разновид­ ности ультразвуковых установок на полупроводниках. Эта установка УМУ-0,6 двухпозиционная для промывки медицинского инструмента, а установка УМ2-2 тоже для промывки медицинских инструментов и мелких деталей, но с генератором большей мощности. Несколько позже разработаны малогабаритные ультразвуковые установки

117

универсального назначения УЗУ-0,1, УЗУ-0,25 и др. Все ультразвуковые установки такого типа обеспечивают хо­ рошую очистку мелких деталей от различного рода загряз­ нений при достаточно высокой производительности. Уста­ новки надежны и просты в эксплуатации.

Сравнительно недавно в ЦКБ УВУ разработана серия новых промышленных высокопроизводительных ультра­ звуковых установок— УЗУІ-25-0, УЗУІ-63/16-0,

УЗУ2-25-0, УЗУЗ-25-0, УЗУ5-1,6-0, УЗУ6-1,6-0, УЗУ6-10-0

и др. Некоторые из этих установок предназначены для специализированных поточных линий при изготовлении или ремонте двигателей внутреннего сгорания. Эти уста­ новки могут использоваться для очистки и других деталей.

Наиболее универсальна и высокопроизводительна ультразвуковая установка УЗУІ-25-0, предназначенная для очистки шатунов, клапанов, вкладышей подшипни­ ков, коромысел и пальцев. Она может использоваться для очистки малых блоков гидросистем различных машин с расстоянием между поверхностями 50— 100 мм и дли­ ной 400 мм. Установка состоит из нескольких промывоч­ ных ванн с ультразвуковыми излучателями, ванны пасси­ вирования и сушильной камеры. Корзины с деталями при помощи гидравлического механизма автоматически пере­ мещаются последовательно по всем позициям и выгру­ жаются в тару или на ленту цехового транспортера. Уста­ новка снабжена системой рециркуляции и бортовой вен­ тиляцией. Моющий раствор подогревают паром при авто­ матическим регулированием температуры. За один час на установке можно очистить 500 шатунов, 6400 клапанов, 3000 коромысел и 12 000 вкладышей подшипников.

Ультразвуковая установка УЗУ2-25-0 предназначена для очистки поршней перед расточкой отверстий под пальцы. Она полностью автоматизирована и состоит из двух одинаковых агрегатов, встраиваемых в поточную линию производства поршней, и имеет производитель­ ность до 480 поршней в час. Для возбуждения ультразву­ ковых колебаний используется магнитострикционный пре­ образователь кольцевого типа. В установке имеется также промывочная ванна, сушительное устройство и система рециркуляции водно-щелочного раствора.

Ультразвуковая установка УЗУ6-10-0 предназначена для очистки поршневых колец двигателей перед хромиро­ ванием. Установка полуавтоматическая, шестипозицион­

118

ная карусельного типа с ручной загрузкой и автоматиче­ ской выгрузкой очищенных колец. Она обеспечивает очистку колец от производственной грязи, полировочной пасты, машинного масла и абразивного шлама. Ультра­ звуковая часть установки состоит из двух цилиндрических магнитострикционных преобразователей ПМ2-4/16, обес­ печивающих равномерную очистку деталей. Применение ультразвуковой очистки поршневых колец перед хромиро­ ванием позволяет снизить брак на 10— 13% и повысить износостойкость пористой части хромового покрытия в 1,5—2 раза Производительность установки до 40 тысяч ко­ лец всутки при трехсменной работе. Установка УЗУ6-10-0

больших деталей двигателя внутреннего сгорания. Так, ультразвуковая установка УЗУЗ-25-0 предназначена для очистки коленчатых валов, а установка УЗУ1-63/16-0 для очистки блоков цилиндров. Эти установки автоматизиро­ ваны и высокопроизводительны. В качестве источника питания могут применяться машинные генераторы, что обеспечивает высокую надежность, безопасность обслу­ живания и низкие эксплуатационные расходы. В этом случае установки могут работать непрерывно длительное время с остановкой для профилактического осмотра не чаще одного раза в 6 месяцев.

Ультразвуковая установка УЗУ6-1,6-0 предназначена для очистки мелких деталей от загрязнений масла и стружки. Установка пятипозиционная полуавтоматическая карусельного типа с пневматическим приводом механиз­ мов и с ручной загрузкой и выгрузкой деталей. Для пита­ ния преобразователей ПМ2-06/18 установка комплек­ туется ультразвуковым генератором УЗГ6-1,6/18. Меха­ низм карусели и все ванны закрыты сверху прозрачным колпаком. С лицевой стороны каркаса расположен пульт управления. Все ванны и камера сушки изготовлены из стали Х18Н9Т и снабжены бортовыми отсосами. В камере сушки вмонтирован пневматический вибратор для встря­ хивания деталей, что способствует ускорению процесса сушки. В качестве моющей среды используются водные щелочные растворы, а в ванне отделения стружки — про­ точная горячая вода. Детали загружают в кассеты, ко­ торые вставляют в кассетодержатель карусели. При работе установки кассеты последовательно проходят через ванну

119