Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

14.06 Акустические технологии в промышленности

 

Огарков Н.Н., Платов С.И., Суфьянов Д.В., Некит В.А. «Эффективность удаления окалины с горячекатаной полосы при наложении ультразвуковых колебаний на полосу в изгибно-растяжном окалиноломателе» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 59-61 (2017)

Удаление окалины с поверхности горячекатаной полосы перед ее холодной прокаткой осуществляется на непрерывно-травильных агрегатах (НТА) разбавленным раствором кислоты. Интенсивность ее растворения при прохождении через травильные ванны в значительной степени определяется доступностью реактивной среды к ней, особенно при наличии вкатанной окалины. Известно, что разрыхленный слой окалины растворяется значительно быстрее, чем сплошной слой. Для разрыхления слоя окалины на поверхности горячекатаной полосы НТА включают изгибно-растяжные окалиноломатели, в которых полоса огибает ролики, благодаря чему она подвергается изгибу в различных направлениях. При этом часть окалины отслаивается, а в оставшейся окалине образуется большое количество очень тонких близкорасположенных поперечных трещин, что ускоряет действие кислоты. Механическое воздействие на полосу с окалиной не всегда приводит к целенаправленному изменению состояния поверхности горячекатаной полосы перед ее травлением. Повышение эффективности разрыхления и удаления окалины с ее поверхности в таких случаях целесообразно применять дополнительное энергетическое воздействие на поверхность контакта окалины с полосой. Одним из таких способов воздействия является наложение ультразвуковых колебаний на изгибаемую роликами горячекатаную полосу. С целью исследования влияния ультразвуковых колебаний горячекатаной полосы на эффективность разрыхления и удаления окалины с ее поверхности в лаборатории ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» была спроектирована и изготовлена в масштабе 1:6 геометрически подобная модель изгибно-растяжного окалиноломателя НТА-1 ЛПЦ-4 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 59-61 (2017) | Рубрики: 14.05 14.06

 

Вишневская А.Н. «Повышение производительности и качества ультразвуковой сборки резьбовых соединений» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 24-26 (2017)

Показатели качества сборки машиностроительной продукции имеют большое значение в экономике. Самыми распространёнными видами сборки являются резьбовые соединения. В процессе сборки, технологические факторы приводят к отклонению от требуемой величины силы затяжки. К таким технологическим факторам относятся средства контроля силы, момент затяжки, расхождение расчётных параметров от фактических. Чем точнее реализована требуемая сила затяжки в процессе сборки, тем долговечнее прослужит соединение. Работа момента в процессе сборки резьбовых соединений, прикладываемая к болту, распределяется на полезную работу по созданию силы предварительной затяжки, по преодолению сил трения в резьбовой части и в местах контактирования с собираемыми деталями, причём до 90% работы момента на ключе идёт на преодоление сил трения. Оставшиеся 10% затрачиваются на полезное формирование силы затяжки. Для повышения надёжности и эффективности данных соединений, ультразвуковые колебания вводят на основное движение в зону контакта поверхностей деталей, контактирующим деталям сообщаются ультразвуковые частотные колебания. При прохождении процесса затяжки в области пластических деформаций положительный знак приращения крутящего момента меняется на отрицательный, что служит сигналом для уменьшения амплитуды ультразвуковых колебаний и увеличения крутящего момента. Снижение амплитуды ультразвуковых колебаний приводит к возрастанию коэффициента трения и изменению предела текучести до определенного значения пт. Процесс затяжки необходимо завершать при минимальной амплитуде ультразвуковых колебаний (1–2 мкм), чтобы не превысить предел текучести материала. Также необходимо учитывать, что с прекращением ультразвукового воздействия предел текучести принимает первоначальное значение, и деталь, затянутая до условного предела текучести, может быть не полностью затянутой. Избежать этой ситуации можно, учитывая, что эффективное воздействие ультразвука зависит от амплитуды колебаний. В свою очередь, амплитуда колебаний не должна превышать значений снижения условного предела прочности, достаточного для разрушения детали под действием силы затяжки. Применение данного способа сборки резьбовых соединений с приложением ультразвуковых колебаний приводит к снижению энергетической напряжённости процесса на 45–55%, и является качественным формированием соединения.

Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 24-26 (2017) | Рубрика: 14.06

 

Платов С.И., Огарков Н.Н., Ярославцев А.В., Некит В.А. «Процесс ультразвуковой ковки» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 65-67 (2017)

Процесс ультразвуковой ковки проволоки в ленту осуществляется в очаге деформации, образованном двумя бойками, один из которых соединен с источником ультразвуковых колебаний – активный боек, другой – пассивный боек – является отражением ультразвуковых колебаний.

Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 65-67 (2017) | Рубрика: 14.06

 

Волков С.С., Ремизов А.Л., Шестель Л.А. «Разработка технологии ультразвуковой сварки многослойных полимерных пленок» Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 6, с. 58-65 (2017)

Рассмотрены свойства некоторых многослойных полимерных пленок, а также способы их сварки. Обоснован выбор способа ультразвуковой сварки таких пленок, указаны его преимущества. В результате проведенных экспериментов по сварке ультразвуком многослойных полимерных пленок определены их прочностные, теплофизические, химические и другие характеристики. Разработаны и изготовлены ультразвуковые сварочные устройства и волноводы-инструменты, с помощью которых были достигнуты хорошие прочностные показатели и внешний вид изделий. Отработаны оптимальные режимы ультразвуковой сварки многослойных полимерных пленок. При сварке трехслойного материала определен механизм этого процесса. Получение качественных соединений обусловлено объемным взаимодействием связей между макромолекулами свариваемых пленок. В результате проведенной работы повышена производительность процесса ультразвуковой сварки многослойных пленок с обеспечением необходимой прочности соединений.

Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 6, с. 58-65 (2017) | Рубрика: 14.06

 

Волков С.С., Ремизов А.Л., Шестель Л.А. «Исследование термодеформационных циклов в процессе ультразвуковой резки полимерных материалов» Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 11, с. 60-67 (2017)

Рассмотрена возможность применения энергии ультразвуковых колебаний при резании пластмасс, синтетических тканей и полимерных пленок. Приведены различные схемы этого процесса. Показаны преимущества и целесообразность ультразвукового резания изделий из пластмасс перед другими способами их обработки. Определено влияние основных параметров режима ультразвуковой резки на ее производительность и качество разрезаемых пластмасс. Установлено, что увеличение амплитуды колебаний рабочего торца волновода-инструмента и статического давления, прикладываемого к нему, приводит к существенному уменьшению времени резания и повышению производительности ультразвуковой резки. Влияние этих параметров нельзя разделять, так как только при их совместном действии возможно эффективное протекание процесса резания полимерных материалов. Результаты исследования термодеформационных циклов при ультразвуковой резке пластмасс показали, что та или иная стадия деформирования четко коррелирует со структурными изменениями и температурой в зоне резания пластмасс. Для оценки структурных изменений в полимерах использован рентгеноструктурный анализ, что позволило выделить четыре участка деформационных кривых, каждый из которых характеризуется определенными изменениями структурного состояния полимера. Рассмотрены технология и оборудование для ультразвуковой резки пластмасс.

Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 11, с. 60-67 (2017) | Рубрика: 14.06

 

Волков С.С., Ремизов А.Л., Шестель Л.А. «Разработка систем автоматического управления процессом ультразвуковой сварки пластмасс» Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 12, с. 37-44 (2017)

Рассмотрены и сформулированы основные требования и принципы построения систем автоматического управления процессом ультразвуковой сварки пластмасс. Предложена типовая структурная схема систем автоматического управления установками для ультразвуковой сварки пластмасс, дающая возможность не только описать работу существующих систем, но и разработать новые на основе типовых элементов структуры и микропроцессов. Приведены критерии, используемые для сварочных операций, позволяющие в некоторых пределах скомпенсировать влияние изменения амплитуды и частоты колебаний, статического давления и времени сварки на качество соединений. Представлен алгоритм, обеспечивающий выполнение операций по заданному для каждой из них времени. Для реализации систем управления процессом ультразвуковой сварки создан магнитострикционный датчик, с помощью которого можно получать полезную информацию о ходе сварки или состоянии полимера в каждый момент времени технологического процесса.

Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 12, с. 37-44 (2017) | Рубрика: 14.06

 

Волков С.С., Неровный В.М., Шестель Л.А. «Влияние концентрации тепловой энергии на прочность поверхностей при ультразвуковой сварке пластмасс» Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 1, с. 63-70 (2018)

Приведены результаты исследования, позволившие провести оптимизацию разделок стыкуемых кромок в зависимости от технических и эстетических требований к готовой продукции. Для повышения концентрации энергии на свариваемых поверхностях выбрана V-образная форма разделки кромок. Выполнен анализ теплового режима сварки полимеров и кинетики образования сварного соединения. Установлено, что оптимальное значение угла V-образного клина, при котором достигаются максимальная прочность и герметичность соединения, составляет примерно 45°. При сварке деталей из жестких пластмасс их необходимо рассматривать как отдельное звено единой акустической системы преобразователь–волновод–свариваемые детали–опора. Описан механизм образования соединения при ультразвуковой сварке пластмасс. Показано, что выделение тепла на свариваемых поверхностях происходит за счет внутреннего трения. Выявлено, что V-образная разделка кромок деталей приводит к преимущественному теплообразованию на границе раздела, вызываемому повышением уровня динамических напряжений, что способствует ускорению процесса ультразвуковой сварки пластмасс. Разделка кромок увеличивает прочность создаваемого соединения, улучшает его внешний вид и сокращает время ультразвуковой сварки.

Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 1, с. 63-70 (2018) | Рубрика: 14.06

 

Жилин А.А., Федоров А.В. «Акустоконвективная сушка ячеистого газобетона» Инженерно-физический журнал, 90, № 6, с. 1483-1498 (2017)

Исследование посвящено изучению динамики сушки ячеистого газобетона разрабатываемым в ИТПМ СОО РАН акустоконвективным методом и его сопоставлением с традиционными термоконвективным и естественным способами. Выполнена серия экспериментов по увлажнению образцов и получена зависимость скорости поглощения влаги для двух режимов увлажнения: капиллярная пропитка и сорбция. При акустоконвективном режиме сушки показано влияние частоты и интенсивности рабочего потока на динамику экстракции влаги из осушаемых образцов. Полученные кинетические данные в рамках термоконвективной сушки имеют билинейное распределение, их математическая обработка позволила определить скорости протекающих процессов. Процесс естественной сушки проходит крайне медленно, при этом существенное влияние на скорость сушки оказывают параметры окружающей среды. Для математического описания полученных экспериментальных данных привлекается релаксационная модель, позволившая определить время релаксации для каждого режима сушки.

Инженерно-физический журнал, 90, № 6, с. 1483-1498 (2017) | Рубрика: 14.06

 

Ершов Ю.А., Хачатурян М.А., Семёнова Н.С., Альков С.В. «Инфразвуковая обработка фармацевтических дисперсных материалов» Биомедицинская радиоэлектроника, № 9, с. 40-43 (2017)

Приведены результаты исследования инфразвуковой обработки в диапазоне частот 5–30 Гц растворов бычьего сывороточного альбумина, иммуноглобулина G, додецилсульфата натрия. Показано, что под воздействием инфразвука структура дисперсных систем претерпевает различные изменения.

Биомедицинская радиоэлектроника, № 9, с. 40-43 (2017) | Рубрика: 14.06