Введение к работе
. ^ 'АКТУАЛЬНОСТЬ. Требования к качеству очистки поверхности изделий постоянно возрастают. Наиболее высоки они для прецизионных изделий точного машиностроения, приборостроения, радиоэлектроники. По отношению к классу прецизионных изделий операции очистки рассматривается как способы чистовой обработки поверхности и должны обеспечить высокий уровень чистоты изделий, в значительной степени определяющий работоспособность, надежность и долговечность выпускаемой продукции.
Широкое распространение в технологических процессах изготовления прецизионных изделий получила ультразвуковая счистка. Ео многих случаях это практически единственный высокопроизводительный способ, позволяющий добиться необходимого качества удаления загрязнений. Но у прецизионных изделий показателем качества очистки является и тщательность удаления загрязнений, и неизменность состояния материалов очищаемых поверхностей. Одновременно выполнить оба эти условия при ультразвуковой очистке достаточно трудно, особенно когда промываются узлы или изделия в сборе, поскольку активность устранения загрязнений этим способом непосредственно связана с действием на поверхность кавитирувдей мощей жидкости, вызыващей кавитациокяое разрушение материалов.
Кавитацпонное разрушение материалов обусловлено прежде всего многократным микроударным воздействием на поверхность кавита-ционных захлопывающихся пузырьков, вследствие которого образуются и развиваются трещины в поверхностном слое материалов. Не обладая избирательной способностью, кавитанионные.захлопывающиеся пузырьки в равной мере воздействуют и на загрязнения, и на уже очищенную поверхность, делая процесс кавитапионной эрозии при ультразвуковой очистке сложноконтролируемым.
На сегодняшний день не решенную, до конца задачу выбора режима ультразвуковой жидкостной обработки при промывке прецизионных изделий серьезно осложнило повсеместное снижение использования органических растворителей, фреонов и азеотропных композиций на их основе по причине пожарной и экологической опасности данных моющих сред. А именно эти жидкости из-за своей высокой раст- ворягацей способности и низкой эрозионной активности получили наибольшее распространение в операциях ультразвуковой очистки прецизионных изделий.
В создавшейся обстановке актуальной научно-технической за-
дачей является поиск таких способов и приешв проведения ультразвуковой ,очистки в водных мощих растворах, которые обладали бы возможностью управления кавитационныш эффектами в технологическом объема очистки и гарантировали.кавитационную неповрежцае-мость очищаемых изделий.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработать технологию ультразвуковой очистки прецизионных изделий в экологически безопасных водных моющих растворах, обеспечивающую необхогшмое качество удаления загрязнений и не вызывающую кавитационного разрушения конструкционных материалов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование процессов, протекающих в озвучиваемой жидкости при высоких амплитудах колебательных смещений источника ультразвуковых колебаний. Определено влияние размеров и формы излучающей поверхности на технологические параметры кавитационной области в поле стержневой колебательной системы. Обнаружено и объяснено возникновение пульсаций у крупномасштабного акустического течения на высокоашлитудяых режимах излучения.
Выявлено неизученное ранее явление кавитационной эрозии, . наблюдаемое в условиях контакта поверхностей различной кривизны, при котором скорость разрушения конструкционных материалов на два порядка выше скорости кавитационной эрозии на открытой поверхности. Предложена теоретическая модель, объясняющая характер и причины данного явления, вызывающего возникновение очагов эрозионного разрушения вокруг области контакта поверхностей.
Обоснован и экспериментально подтвержден вариант управления кавитационныш эффектами при ультразвуковой высокоамплитудной очистке в случае возвратно-поступательного перемещения колебательной системы над изделиями, позволяющий снижать степень кавитационного воздействия на объекты очистки и интенсифицировать процесс удаления загрязнений. Найден результативный способ повышения работоспособности ультразвуковой очистки, заключающийся в введении струи мощей жидкости в' кавитационную область.
' ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Предложены способы -осуществления ультразвуковой высокоамплитудной очистки, повышающие эффективность удаления загрязнений типа доводочных паст и консистентных смазок и снияазэдие уровень кавитационной повреждаемости конструкционных ь'атвриалов. Разработаны технологические рекомендации по выбору рекшлов ультразвуковой гидкостной обработки при проведении операций очистки прецизионных изделий в водных мощих рас-2.
творах.
Установлена причина повреждения доведенных поверхностей деталей собранных приборных подшипников при ультразвуковой очистке. Выявлены особенности кавитационного разрушения материалов в случае контакта твердых тел разной кривизны и определены закономерности развития этого процесса в.зависимости от акустико-технологических-параметров ультразвуковой очистки.
Разработана и внедрена технология ультразвуковой очистки приборных подшипников в сборе с использованием водного могодего раствора, обеспечивающая требуемое.качество устранения загрязнений и исключающая кавитационное повреждение подшипников. Показана целесообразность применения режимов высокоамплитудного излучения при водной промывке плат печатного монтажа и сложнопро-фильных деталей приборов. Спроектирована полуавтоматическая установка для ультразвуковой внсокоамплитудной очистки У30-І.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзном научном симпозиуме "Акустическая кавитация и применение ультразвука в химической технологии (г.Славское, 1985 г.), Fin Всосоюзном научно-тохкичоском семинаре "Опыт применения ультразвуковой техники и технологии в машиностроении (г.Саратов, 1985 г.), на Шестой Всесоюзной конференции по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов (г. Москва, 1987 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Новые разработки в области ультразвуковой техники и технологии и опыт их применения в машиностроении" (г. Новосибирск, 1989 г.), на Всесоюзном научном симпозиуме "Акустическая кавитация и проблемы интенсификации технологических процессов" (г. Одесса, 1989 г.), на 43-й, 45-й, 47-й и 48-й научно-исследовательских конференциях МАЛИ в 1985, 1987, 1989 и 1990 гг.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ и получено 4 авторских свидетельства на изобретения.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, трех приложений; содержит І2.І лист машинописного текста, 46 рисунков, 9 таблиц; список литературы из 124 наименований.
