Применение ультразвука в технологических процессах

Энергия ультразвуковых колебаний находит все более широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Механические колебания, частота которых лежит в пределах 15-100 кГц. Уже при современном уровне их исследования позволили мно8гие технологические процессы вести по-новому, с высокой экономической эффективностью.

Основными направлениями использования ультразвука являются: разработка новых технологических процессов на основе энергии ультразвука; интенсификация существующих процессов с целью их ускорения и качественного улучшения; воздействие на различные вещества и материалы с целью изменения их свойств и др. В настоящее время ультразвук применяется практически везде – сварка полимерных и неполимерных материалов и биологических тканей, резка самых различных материалов, в том числе и биологических тканей, при выполнении операций в клинике, исследование свойств веществ на молекулярном уровне, контроль химических реакций и физико-химических процессов, линии задержки, медицинская диагностика и медицинская терапия, гомогенизация вязких жидкостей, очистка и обезжиривание деталей машиностроения и приборостроения, обработка твердых и упругих материалов, ускорение тепло и массообмена, диспергация веществ и др.

Процесс использования ультразвука предполагает осуществление ряда операций: получение высокочастотных электрических колебаний, что достигается с помощью ультразвуковых генераторов различных типов; преобразование электрической энергии высокой частоты в механические колебания с помощью магнитострикционных и пьезокерамических преобразователей; трансформация механических колебаний с помощью различных инструментов; ввод механических колебаний в объект воздействия.

В процессах сварки ультразвуком имеют место все перечисленные выше операции. Поэтому важным является создание преобразователей с высоким КПД и надежных в работе.

Сварочные ультразвуковые головки проектируются на частоты 15- 44 кГц. Амплитуды колебаний рабочих поверхностей инструментов должны быть достаточно большими, не менее 15-20 мкм, поэтому одной из главных задач проектировщика является обеспечение указанных амплитуд и их стабильное поддержание в течение сварочных импульсов.