Машиностроение. Металлургия

На машиностроительных предприятиях для различных технологических целей и трубопроводов гидравлических крепей широко применяются трубы и прутки диаметром 10-50 мм, которые поставляются со следами коррозии и окалины. Для очистки этих деталей применяются методы: механический, химический, пескоструйный и ультразвуковой.

Ультразвуковая очистка – это способ очистки поверхности твердых тел в моющем растворе, в который вводятся ультразвуковые колебания. Введение ультразвука позволяет не только ускорить процесс очистки, но и получить высокую степень чистоты поверхности, а также заменить ручной труд, отказаться от пожароопасных и токсичных растворителей [1].

Процесс ультразвуковой очистки обусловлен рядом явлений, которые возникают в ультразвуковом поле значительной интенсивности: кавитацией, акустическими течениями, давлением звукового излучения, звукокапиллярным эффектом. В процессе очистки происходит разрушение поверхностных пленок загрязнения, отслаивание и удаление загрязнений, их эмульгирование и растворение. Эффективность очистки зависит от параметров звукового поля (частоты колебаний, интенсивности звука) и физико-химических свойств моющей жидкости. Выбор параметров звукового поля и моющей жидкости с определенными возможностями позволяет достичь необходимой эффективности очистки. На процесс очистки влияет также поверхностное натяжение моющей жидкости, которое ухудшает процесс смачивания поверхности очищаемых деталей, препятствуя проникновению моющего раствора в узкие щели, отверстия и зазоры. Для уменьшения поверхностного натяжения моющей жидкости применяют добавки поверхностно-активных веществ, которые улучшают смачиваемость поверхности и, создавая тончайшие адсорбционные слои на поверхности частиц загрязнений, способствуют более легкому их отрыву [2].

Правильный выбор моющей среды является основным и решающим фактором, влияющим на качество и время ультразвуковой очистки. В качестве моющей среды для ультразвуковой очистки применяют  различные  растворы и растворители.

При использовании органических растворителей (бензин Б-70, фреон-113, четыреххлористый углерод, трихлорэтилен, ацетон, дихлорэтан и т.д.) эффективно очищают поверхности деталей от полировочных паст, масел (минеральных, растительных и животных), вазелина, парафина, гудрона. Они не вызывают коррозии металла, обладая малым поверхностным натяжением, легко проникают в отверстия и щели и растворяют в них загрязнения. Широкое применение для целей ультразвуковой очистки нашли фреоны. Это обусловлено их высокой растворяющей способностью, незначительной токсичностью, негорючестью и возможностью легкой регенерации.

Широкое применение в ультразвуковых установках нашли также и различные щелочные растворы. Их используют для обезжиривания деталей, очистки от смазки, полировочных паст, металлической пыли, абразивов и т.д.

Для достижения необходимого режима ультразвуковой очистки большое значение имеет также выбор оптимального значения частоты колебаний. Большинство установок ультразвуковой очистки работает в диапазоне частот от 18 до 44 кГц.

Конструктивно ультразвуковые установки состоят: из генератора соответствующей мощности и ванн различных рабочих объемов. В дно ванн вмонтированы пьезокерамические преобразователи, которые акустически связаны с дном ванны.

Ультразвуковая очистка труб может быть осуществлена двумя способами [3]. При первом способе ультразвуковая обработка осуществляется одновременно с травлением. При втором способе разрыхляют окисную пленку в растворах кислот, а затем основной металл очищают от образовавшегося шлама ультразвуковыми колебаниями в слабощелочной или нейтральной среде.

Первый способ широкого распространения не получил ввиду трудности зашиты ультразвуковых преобразователей от воздействия агрессивной среды. При очистке вторым способом несколько удлиняется цикл, но отпадает необходимость защиты от агрессивного действия кислот.

На одном из машиностроительных предприятий г. Караганды была внедрена установка для ультразвуковой очистки металлических трубопроводов гидравлических крепей.

На рисунке представлена схема установки, предназначенной для качественной и высокопроизводительной очистки внутренних и наружных поверхностей труб Ø10-50 мм, длиной до 4 м. Установка для очистки труб состоит из следующих основных узлов:

Установка для очистки внутренних и наружных поверхностей труб

рамы 1, ванны травления 2 с нагревательным устройством, ванны промывки и ультразвуковой очистки 3 с электромеханическим приводом 4 перемещения, преобразователя 5, ванны пассивирования 6, пневмоприводов подъема системы рычагов 7 для перемещения труб 8 из ванны в ванну, насоса для перекачки жидкости в ванне промывки, ультразвукового генератора, шкафа автоматического управления, пневмопанели, накопителя 9 и автоматического дозатора 10 загрузки труб. Ультразвуковой преобразователь крепится к тележке, которая перемещается приводом вдоль ванны промывки и ультразвуковой очистки. Конструкции ванн промывки и пассивирования аналогичны.

Технологический процесс очистки ведется в следующей последовательности: трубы подвергаются трав­лению в течение 3-х мин в ванне из титанового листа, оборудованной паровым обогревателем и крышкой; из ванны травления трубы поступают в ванну ультразвуковой очистки и далее в ванну пассивирования.

Травление, промывка, совмещенная с ультразвуковой очисткой, и пассивирование труб ведутся одновременно. Травление проводят в растворе, содержащем 100-150 г/л H₂S₄, от 150 до 200 г/л НCl и до 30 г/л тринатрийфосфата при температуре от плюс 50 °С до 60 °С. Пассивирование осуществляется в растворе, содержащем 10 г/л нитрита натрия, при цеховой температуре выше 0 °С.

Работает установка следующим образом. Оператор укладывает трубы в один ряд на наклонный накопитель, откуда специальным дозатором по 2-5 шт. они подаются в ванну травления. Загрузка, перегрузка труб из ванны в ванну и выгрузка осуществляется рычагами, которые в определенной последовательности поднимаются и опускаются пневмоцилиндрами. Для исключения переноса растворов из одной ванны в другую и выноса пассивирующего раствора за пределы установки при транспортировании труб в электрической схеме управления предусмотрена автоматическая задержка рычагов в верхнем их положении на время, необходимое для стока раствора.

Описанный технологический процесс обеспечивает эффективную очистку наружных и внутренних поверхностей труб. Однако очистка труб малого внутреннего диаметра затруднена вследствие слабого поступления свежего травильного раствора к внутренним поверхностям. В результате внутренние и наружные поверхности труб находятся в различных условиях, что может привести к перетравливанию наружных и слабой очистке внутренних поверхностей. Для очистки внутренних поверхностей необходимо постоянное поступление свежего травильного раствора к ним, то есть циркуляция раствора через трубы.

Однако ввиду низкой эксплуатационной надежности насосов от их применения пришлось отказаться и перейти на качание труб в ванне травления, это обеспечивает эффективную циркуляцию свежего раствора через трубы; в результате происходит равномерное эффективное травление как внутренних, так и наружных поверхностей труб без применения специальных насосов. При качании труб происходит их взаимное перемещение (вращение), что устраняет неравномерность протравливания.

Процесс промывки труб и выноса шлама из внутренних полостей в ультразвуковой ванне интенсифицируется прокачкой воды насосом.

В качестве источника ультразвуковых колебаний на установке применен стержневой магнитострикционный преобразователь, работающий совместно с излучателем. Излучатель представляет оригинальную конструкцию колебательной системы, состоящую из волноводов продольных и изгибающих колебаний. В излучателе волновод изгибающих колебаний выполнен в виде разомкнутого цилиндра, соединенного в пучности колебаний с волноводом продольных колебаний. Последний соединяется с волноводом изгибных колебаний через переходной элемент длиной не более одной восьмой длины продольных колебаний посредством резьбового соединения. Переходной элемент такой длины не нарушает режима стоячих волн и распределения амплитуды колебаний по его длине. Это позволяет сохранить условия возбуждения цилиндра, какие были бы без применения переходного элемента.

Принятое исполнение излучателя позволило повысить коэффициент преобразования продольных колебаний в изгибающие путем изготовления всех элементов излучателя, в том числе и цилиндра, с резонансными размерами, что улучшило эффективность ультразвуковой очистки.

Соединение же волноводов с помощью переходника позволило повысить удобство в эксплуатации и удешевить излучатель, так как при кавитационном разрушении цилиндра (а это неизбежно) заменяется только цилиндр и переходник, а не вся система. Схема управления позволяет работать в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах.

Общая площадь, занимаемая установкой и стеллажами для загрузки и выгрузки труб, составляет около 30 м². Габариты установки 2600x6000x1500 мм. Производительность 20 труб/час для труб диаметром Ø 50 мм и до 50 труб/час для труб диаметром Ø 10 мм. Установка может быть применена для очистки труб и прямолинейного пруткового материала на любом машиностроительном предприятии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голямина И.П. Ультразвук. М.: Советская энциклопедия, 1979. 247 c.

2. Хорбенко И.Г. В мире неслышимых звуков. М.: Машиностроение, 1971. 302 c.

3. Северденко В.П., Клубович В.В. Применение ультразвука в промышленности. Минск: Наука и техника, 1967. 298 c.

UDC 535.37:535.34:539.19

Features of Course Recombinational Processes in Potassium Sulfate Crystals, the Rare-Earth Elements Activated by Ions

A.K. SALKEYEVA1, Candidate of Ph.-Mat. Sciences, Senior Lecturer, А.А. KENETAYEVA1, Lecturer, T.A. KUKETAYEV2, Doctor of Ph.-Mat. Sciences, Professor, L.М. KIM2, Doctor of Ph.-Mat. Sciences, 1) Karaganda State Technical University 2) Karaganda State University name of Buketov E.A.

Кілт сөздер: Structural water influences on radiation-induced process in the crystal, radiating - stimulating processes, recombinating luminescences, structural water, thermostimulated luminescences.

жүктеу 4,4 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: