Назаров А.А. «Ультразвуковая обработка ультрамелкозернистых материалов: эксперимент и моделирование» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 3-5 (2017)

При воздействии ультразвуковыми волнами в металлах и сплавах происходит ряд интересных физических явлений, зависящих от амплитуды волн. При малых амплитудах происходят колебания дислокаций около точек закрепления, которые приводят к демпфированию колебаний. При большей амплитуде колебаний дислокации могут отрываться от препятствий, и такое повышение их подвижности приводит к акустопластическому эффекту (снижению напряжения течения при деформации) или к релаксации напряжений в деформированных материалах. Обработка ультразвуком высокой мощности приводит к интенсивной генерации дислокаций, формированию дислокационной субструктуры и даже нанокристаллической структуры на поверхности металлов. Ультразвук малой амплитуды широко применяется в исследованиях внутреннего трения в металлах, а высокоинтенсивная ультразвуковая обработка (УЗО) – для поверхностного упрочнения и финишной обработки материалов. Менее исследовано воздействие ультразвука умеренной амплитуды, приводящее к релаксационным явлениям в деформированных металлах. Такое воздействие может приводить к значительному изменению структуры и свойств сильнонеравновесных материалов, каковыми, например, являются объемные ультрамелкозернистые (УМЗ) материалы, полученные деформационными методами. Многочисленные исследования этих материалов показали, что они обладают высокодефектной структурой, главным образом связанной с дислокациями, поглощенными границами зерен при деформации, благодаря которым последние обладают неравновесной структурой, характеризующейся высоким уровнем дальнодействующих упругих напряжений и избыточной энергии. Неравновесная структура объемных УМЗ материалов обусловливает некоторые их недостатки, как, например, низкая термическая стабильность структуры, низкие значения пластичности и ударной вязкости. В связи с этим, исследование воздействия УЗО на УМЗ материалы и зависимости его результатов от амплитуды ультразвука представляет большой интерес с точки зрения улучшения комплекса механических свойств материалов. В работе приводится краткий обзор результатов экспериментальных и теоретических исследований, проведенных автором и его коллегами в области УЗО УМЗ материалов.

Рубаник В.В., Клубович В.В., Царенко Ю.В. «Разработки и исследования Института технической акустики НАН Беларуси в области ультразвуковых технологий» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 6-8 (2017)

Основная направленность, проводимых в ИТА НАН Беларуси исследований и разработок, ориентирована на создание новых современных ультразвуковых технологий для машиностроительного комплекса, энергетики, приборостроения, производства изделий медицинского назначения. Значительное число разработок связано с ультразвуковой сваркой полимерных материалов. Она позволяет реализовать очень ценные технологические свойства процесса, такие как низкая требовательность к состоянию свариваемых поверхностей; локальное выделение тепла в зоне сварки и отсутствие перегрева материала; сварка материалов с узким интервалом кристаллизации; возможность сварки разнородных и разнотолщинных полимерных материалов. Ультразвуком хорошо сваривается большая группа термопластичных полимеров. Некоторые полимеры, например, полистирол, лавсан и другие, свариваются только ультразвуком.

Хмелев В.Н., Кузовников Ю.М., Хмелев М.В. «Ультразвуковые аппараты для научных исследовании» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 9-11 (2017)

Современные производства требуют все больше ультразвуковых (УЗ) аппаратов для интенсификации различных технологических процессов. Однако, насыщение производств оборудованием и активное его использование часто ограничивается отсутствием специализированных аппаратов для проведения исследований по выявлению оптимальных режимов (амплитуды, частоты, интенсивности) и условий (объемов, времени, температуры, давления и т.п.) воздействия на разнообразные (по плотности, кавитационной прочности, вязкости, дисперсности и т.п.) среды при реализации конкретных технологических процессов. Поэтому, актуальной задачей для исследователей и производителей оборудования является работа в следующих направлениях: Обеспечение различных значений частоты ультразвукового воздействия; Формирование УЗ колебаний различной интенсивности; Создание рабочих инструментов определенной формы и размера, обеспечивающих введение требуемой энергии колебаний в обрабатываемые среды.; Обеспечение режима ультразвукового воздействия для реализации иногда абсолютно противоположных по характеру процессов; Реализация контроля параметров УЗ воздействия для выявления оптимальных режимов и условий воздействия при отработке новых технологий путем применением специализированных объемов, обеспечивающих визуальное наблюдение, измерением амплитуды колебаний излучающих поверхностей, измерениями кавитационной прочности различных материалов, возможностями сравнения воздействий от нескольких систем различной мощности и конструктивного исполнения; Создание технологической оснастки УЗ оборудования; Расширение функциональных возможностей УЗ аппаратов; Использование автоматизированного управления УЗ аппаратами.

Муллакаев М.С., Абрамов В.О. «Ультразвуковая интенсификация процессов добычи и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и грунтов» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 12-14 (2017)

Ультразвук (УЗ) является экологически безопасным средством повышения эффективности технологических процессов в различных отраслях народного хозяйства. УЗ воздействует на кинетику химических реакций и обеспечивает стимуляцию тепломассообменных процессов, способствует увеличению производительности технических систем, снижению их энергоёмкости и повышению качества продукции. Для восстановления продуктивности низкодебитных скважин разработан УЗ автоматизированный скважинный комплекс, в состав которого входит: скважинные УЗ модули на основе пьезокерамических и магнитострикционных преобразователей, автоматизированное рабочее место управления комплексом, комплект эксплуатационной и технологической документации по режимам и параметрам обработки призабойной зоны скважины.

Клубович В.В., Кулак М.М., Хина Б.Б. «Использование мощных ультразвуковых колебаний для оперативного управления структурообразованием в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 15-17 (2017)

Изучены материаловедческие аспекты влияния мощных ультразвуковых колебаний в методе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в классических СВС-системах Ti–C, Ti–Si и Ti–B.

Классен Н.В., Кобелев Н.П., Колыванов Е.Л., Мышляев М.М., Клубович В.В., Кулак М.М., Покидов А.П. «Исследования акустических, электронных и оптических процессов при формировании деформационных сверхструктур» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 18-20 (2017)

Хмелев В.Н., Барсуков Р.В., Ильченко Е.В. «Контроль параметров технологических процессов в ультразвуковых полях» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 21-23 (2017)

Предложенный и разработанный способ косвенного контроля параметров технологических процессов, протекающих в ультразвуковых полях, может использоваться не только для оптимизации ультразвукового воздействия, но и для корректировки параметров согласующих цепей ультразвуковых электронных генераторов, поскольку изменяющиеся свойства обрабатываемых сред влияют на эффективность работы системы энергопереноса «генератор–ультразвуковые колебательные системы–технологическая среда».

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 п_т. 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.

Хмелёв В.Н., Голых Р.Н., Нестеров В.А., Генне Д.В., Хмелёв М.В. «Ультразвуковая интенсификация абсорбции газов» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 27-29 (2017)

Созданный стенд позволил подтвердить эффективность абсорбции при реализации выявленных оптимальных режимов ультразвукового воздействия и рекомендовать их для реализации в промышленных абсорбционных аппаратах. Полученные результаты могут быть положены в основу ультразвуковой интенсификации абсорбционного разделения газовых смесей в различных производствах.

Голых Р.Н., Хмелёв В.Н., Шакура В.А., Ильченко Е.В. «Моделирование ультразвукового кавитационного разрушения макромолекул полимерных материалов» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 30-32 (2017)

Предложена и разработана модель кавитационного воздействия на молекулярную структуру полимера, позволяющая выявить зависимости изменения структуры молекул от режимов кавитационного воздействия. Полученные результаты послужат основой для дальнейших исследований влияния кавитации на прочностные свойства полимера в разных направлениях деформации после добавления отвердителя (на основании моделей химической кинетики и фазовых переходов). Это в перспективе даст возможность сформировать рекомендации по выбору режимов для промышленной реализации ультразвукового кавитационного воздействия в производстве изделий на основе полимеров.

Демин И.Ю., Гурбатов С.Н., Рыхтик П.И., Сафонов Д.В., Андреев В.Г., Камалов Ю.Р. «Акустическая система VERASONICS с открытой архитектурой: возможности использования в ультразвуковых исследованиях» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 33-35 (2017)

Исследовательская акустическая система Verasonics (VERASONICS INC., Kirkland, WA 98034, USA) была разработана как удобный инструмент для передачи, приёма и обработки ультразвуковых сигналов. По существу, все аспекты современных ультразвуковых систем представлены пользователю для создания новых методов сбора и обработки ультразвуковых сигналов как в задачах био-медицинской акустики, так и в задачах дефектоскопии. Основным достоинством системы Verasonics является то, что она предоставляет широкие возможность исследователю как в разработке новых методов формирования ультразвуковой волны настраиваемыми массивами преобразователей, так и создание новых алгоритмов обработки изображений, используя среду программирования MATLAB.

Шестовских А.Е., Архипов Ю.Е., Кандалинцев Б.А., Коптяков А.С., Тимофеев В.Н. «Способ стабилизации амплитуды смещения рабочеео торца ультразвукового излучателя» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 36-38 (2017)

В ряде технологических процессов, использующих ультразвуковое воздействие на обрабатываемую среду, требуется дозирование (регулирование) вводимой в среду акустической энергии. Так, при обработке расплавов металлов необходима максимальная и неизменная по величине акустическая энергия, которую необходимо ввести в расплав, чтобы получить стабильные характеристики расплава и сократить время его обработки и тем самым повысить производительность установки. Особо жесткие требования предъявляются к стабилизации акустической энергии при ультразвуковом упрочнении деталей сложной формы методом поверхностного пластического деформирования за счет кинетической энергии движущихся упрочняющих тел (шариков). При этом для различных обрабатываемых деталей требуется стабилизация акустической энергии на заданном данной технологией уровне. Уровень интенсивности ультразвука имеет большое значение при акустической коагуляции суспензий. При недостаточной интенсивности процесс коагуляции и осаждения замедляется, а чрезмерное повышение интенсивности для данной частоты вызывает обратный процесс – диспергирование частиц. Чтобы получить нужный технологический процесс при обработке суспензий необходимо оптимизировать и стабилизировать величину интенсивности ультразвука.

Крылова Н.А. «Формирование сложных колебательных движений при упрочнении деталей ультразвуковым поверхностным пластическим деформированием» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 39-40 (2017)

В процессе эксплуатации на рабочей поверхности детали возникает множество концентраторов напряжений и, как следствие, поверхностные слои, подвергаются активному воздействию внешних факторов. Для снижения воздействия данных факторов необходимо улучшение физико-механических характеристик и геометрии поверхностного слоя обрабатываемой детали, причем состояние рабочей поверхности детали оказывает влияние на такие ее эксплуатационные свойства, как износостойкость, усталостная прочность, коррозионная стойкость и др. Обработку деталей сложной формы осуществляют методом поверхностно – пластического деформирования (ППД). Данный метод является одним из наиболее эффективных и экономичных. В результате обработки данным методом происходит упрочнение поверхностного слоя детали, а также улучшение эксплуатационных характеристик. Одним из эффективных методом решения задач, возникающих при ППД, является наложение ультразвуковых колебаний, дающих возможность управлять микрогеометрией формируемой поверхности, её твёрдостью, степенью деформационного упрочнения, а также получать регулярный микрорельеф.

Мисоченко А.А., Царенко Ю.В., Рубаник В.В., Столяров В.В. «Комбинация эффектов импульсного тока и ультразвука в сплаве с памятью формы при растяжении» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 41-43 (2017)

Для производства металлических полуфабрикатов из сплавов с памятью формы традиционно используется термомеханическая обработка, включающая горячее прессование, ротационную ковку, прокатку, холодное волочение. При этом существует проблема одновременного повышения деформируемости и функциональных свойств сплава, поскольку первое достигается за счет высоких температур обработки, что в свою очередь приводит к ухудшению второго. Одним из подходов к решению данной задачи является применение внешних энергетических воздействий, не сопровождаемых воздействием высоких температур. В сплавах с термоупругим мартенситным превращением деформационно-термические методы обработки в сочетании с импульсным током (электропластический эффект) или ультразвуковым воздействием действительно позволяют существенно повысить технологические и эксплуатационные свойства, однако механизм такого воздействия недостаточно изучен. Кроме того, интерес представляет совместное действие обоих эффектов. Например, для чистой меди было показано, что комбинация электропластического (ЭПЭ) и акустопластического (АПЭ) эффектов, может оказывать заметное влияние на дислокационную подвижность и деформационное поведение материала. В работе было так же показано, что совместное действие ЭПЭ и АПЭ меньше, чем сумма эффектов по отдельности и зависит от фазового состояния материала. Цель работы – сравнительное исследование механического поведения при растяжении и волочении сплавов, проявляющих эффект памяти формы, Ti-50,4 ат.%Ni и Ti-50,7 ат.%Ni в условиях воздействия внешних электроимпульсного и/или ультразвукового полей.

Мурзаев Р.Т, Назаров А.А., Бачурин Д.В. «Компьютерное моделирование влияния внешних знакопеременных нагрузок на дислокационную структуру в поле напряжений неравновесных границ зерен» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 44-46 (2017)

Ультразвуковая обработка значительно влияет на структуру и свойства кристаллических материалов. Экспериментально установлено, что результат может быть совершенно разным в зависимости от амплитуды (мощности) и частоты ультразвука. В области низких амплитуд колебаний, когда дислокации не могут сдвинуться с места, происходит только микропластическая деформация. В случае умеренно высоких амплитуд, когда дислокации становятся подвижными, может происходить их перераспределение и аннигиляция. Наблюдаются процессы релаксации внутренних напряжений. При ультразвуковом воздействии с высокими амплитудами, превышающими динамический предел текучести, начинается интенсивная генерация дислокаций. Это способствует формированию ячеистой структуры, упрочнению материала , наноструктурированию поверхности. Работ, в которых проводилось численное моделирование ультразвукового воздействия на дислокационные системы, довольно мало. Ранее было показано, что воздействие ультразвука на дислокационные границы, формирование которых не завершено из-за действия сил сухого трения, приводит к формированию совершенных границ, не создающих дальнодействующих напряжений. Методом моделирования было исследовано поведение системы краевых дислокаций в монокристаллах. Общим недостатком ранее выполненных работ по моделированию является то, что в них моделируется воздействие ультразвука на дислокации одной системы скольжения. При этом эффекты, связанные со взаимодействием дислокаций, движущихся в пересекающихся плоскостях скольжения, оказываются недоступными для рассмотрения. В настоящей работе при помощи компьютерного моделирования исследуется релаксация под действием ультразвука неупорядоченной системы дефектов, состоящей из дислокаций, способных двигаться по трем некомпланарным плоскостям скольжения в отдельно взятом модельном зерне поликристалла.

Мухаметгалина А.А., Самигуллина А.А., Назаров А.А., Мурзинова М.А. «Влияние ультразвуковой обработки на механические свойства сплава вт6, подвергнутого равноканальному угловому прессованию» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 47-49 (2017)

Высокие прочностные характеристики ультрамелкозернистых (УМЗ) металлов и сплавов, полученных методами интенсивной пластической деформации (ИПД), делают их перспективными для использования в качестве конструкционных материалов. Титановые сплавы системы Ti-Al-V, широко применяемые в современном авиа- и машиностроении, были одними из первых материалов, в которых деформационными способами была сформирована УМЗ структура. Известно, что измельчение структуры в полуфабрикатах из сплава ВТ6 приводит к повышению прочности, предела выносливости, износостойкости, однако несколько снижает пластичность, ударную вязкость, вязкость разрушения. Снижение этих свойств является характерным для УМЗ материалов, полученных ИПД, так как их структура обладает значительными внутренними напряжениями, микроискажениями решетки, высокой плотностью дефектов. Поэтому в последнее время активно развиваются различные способы физического воздействия на их структуру с целью улучшения механических свойств. Одним из таких способов является ультразвуковая обработка (УЗО). Интерес к УЗО как к одному из методов обработки УМЗ металлов связан с тем, что она способствует ускорению процесса релаксации остаточных напряжений, воздействуя на дефектную структуру материала. Высокочастотные колебания приводят к повышению пластичности материала при его деформировании, в частности, путем сверхпластической деформации, что позволяет значительно снизить требуемые усилия и энергозатраты в процессе обработки. Ранее была исследована зависимость механических свойств никеля, подвергнутого равноканальному угловому прессованию (РКУП), от амплитуды ультразвука. Было показано, что эта зависимость является немонотонной, и существует амплитуда ультразвука, при которой все свойства достигают максимума. Хотя в последние годы проведена значительная работа, направленная на понимание особенностей влияния УЗО на микроструктуру и механические свойства УМЗ металлов, имеющиеся данные во многом являются неполными. Кроме того, большинство исследований было проведено на преимущественно однофазных и имеющих кубическую решетку материалах. Между тем, закономерности, установленные для таких металлов и сплавов, не могут быть непосредственно перенесены на титан с менее симметричной гексагональной решеткой и, тем более, на его двухфазные сплавы. В данной работе проводилось исследование влияния УЗО с различными амплитудами напряжения на механические свойства УМЗ титанового сплава ВТ6, полученного методом равноканального углового прессования.

Мухаметгалина А.А., Назаров А.А. «Расчет двухампульного ультразвукового волновода» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 50-52 (2017)

Ультразвуковое воздействие является одним из перспективных методов обработки ультрамелкозернистых материалов, полученных интенсивной пластической деформацией, способствующих улучшению комплекса их механических свойств, в частности, повышению пластичности и ударной вязкости. При этом, как показывают эксперименты, эффект воздействия ультразвука зависит от амплитуды напряжений. Между тем, при обработке в обычно используемом для ультразвуковой обработки режиме стоячей волны амплитуда напряжений вдоль полуволнового волновода постоянного сечения меняется по синусоидальному закону. Соответственно, изменения микроструктуры, а, следовательно, и свойств материала вдоль цилиндрического полуволнового образца распределены неравномерно, что ограничивает исследователя в выборе размеров образцов и методов исследования. Если подобрать форму волновода таким образом, чтобы амплитуда напряжений была постоянной в некоторой его области, можно увеличить зону равномерного воздействия ультразвука данной амплитуды и получить образец большего размера с необходимыми свойствами. В качестве такого волновода предлагается использовать стержень переменного сечения на основе ампульного концентратора, у которого в гауссовой области амплитуда деформаций и напряжений постоянна. Соединив две высокоамплитудные части такого концентратора между собой широкими концами, можно получить инструмент для ультразвуковой обработки с удвоенной длиной гауссовой области, в которую можно поместить обрабатываемый образец. В работе представлен расчет геометрических параметров такого инструмента.

Неверов А.Н. «Разборка резьбовых соединений при помощи ультразвуковых продольных колебаний» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 53-55 (2017)

Около 60% трудоемкости разборочных работ при ремонте приходится на резьбовые соединения. До сих пор, однако, ультразвук мало применяется при разборке резьбовых соединений, хотя именно они в основном повреждаются в процессе разборки. По-видимому, этому мешает отсутствие исследований по этой теме. Целью настоящей работы было исследование влияния ультразвуковых колебаний на усилие разборки резьбовых соединений.

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Доровских Р.С., Нестеров В.А., Голых Р.Н. «Повышение эффективности систем газоочистки наложением ультразвуковых полей» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 56-58 (2017)

В настоящее время для улавливания частиц высокодисперсной (1–10 мкм) фазы из промышленных выбросов разработаны и применяются различные аппараты, отличающиеся друг от друга, как по конструкции, так и по способу осаждения взвешенных в газе частиц. Эффективность промышленных газоочистных установок, использующих сухой или мокрый способы улавливания, достигает 95–98%, что является недостаточной по современным экологическим требованиям. При этом увеличение эффективности используемых пылеуловителей за счет конструктивных модернизаций и изменения режимов движения газодисперсной и жидкой фаз не приносит желаемых результатов. Возможный путь повышения эффективности газоочистного оборудования – акустической коагуляции частиц за счет наложения высокоинтенсивных ультразвуковых полей. Наиболее перспективным устройством для формирования акустических колебаний ультразвуковой частоты в газодисперсной среде является ультразвуковая пьезоэлектрическая колебательная система с излучателем в виде диска ступенчато-переменного сечения.

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».

Петухов И.Б., Ланин В.Л. «Оптимизация ультразвуковой системы в технологии присоединения медной микропроволоки в изделиях электроники» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 62-64 (2017)

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.

Иляхинский А.В., Родюшкин В.М. «О возможности контроля накопления структурных повреждений металла по анализу параметров поверхностных упругих волн» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 68-70 (2017)

Современные тенденции в исследованиях в значительной степени определяются практическими потребностями. Несовершенства в структуре металла во многом обуславливают его нелинейные свойства. В связи с этим представляется перспективным опираясь на достижениях нелинейной акустики рассмотреть возможность создания «индикатора поврежденности» для оценки технического состояния металла до его разрушения (до появления дефектов: несплошностей, трещин и т.д.). Цель работы – показать возможность и достоверность метода нелинейной диагностики при акустическом зондировании дефектной структуры металла на стадии микротекучести до образования макродефектов и зарождения трещин.

Самигуллина А.А., Мухаметгалина А.А., Жиляев А.П., Назаров А.А., Рубаник В.В., Царенко Ю.В. «Исследование механизмов воздействия знакопеременной деформации ультразвуком на ультрамелкозернистую структуру никеля» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 71-73 (2017)

Воздействие знакопеременных упругих напряжений с ультразвуковой частотой на структуру и свойства различных материалов изучается достаточно давно. Известны области применения ультразвуковой обработки (УЗО) с целью упрочнения поверхности металлов, формирования в материале нанокристаллического поверхностного слоя, стимуляции различных фазовых превращений и т.д. Воздействие УЗО в процессе пластической деформации приводит к значительному снижению напряжения течения; это явление получило название акустопластического эффекта. УЗО применяется также в качестве релаксирующего воздействия на предварительно деформированный материал и приводит к снижению твердости и прочности. Большой интерес представляет воздействие УЗО на структуру ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов, полученных методами интенсивной пластической деформации (ИПД), так как основными элементами их структуры являются неравновесные границы зерен и высокая плотность дефектов, взаимодействие которых с ультразвуковой волной может привести к принципиально новым эффектам. В работе изучается влияние амплитуды УЗО на структуру УМЗ никеля, полученного ИПД кручением, и описываются возможные механизмы воздействия УЗО на высокодефектную структуру.

Абраменко Д.С., Цыганок С.Н., Хмелев В.Н. «Ультразвуковое оборудование для возбуждения колебаний физических объектов» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 74-76 (2017)

Существует множество случаев, когда невозможно осуществлять воздействие ультразвуковыми (УЗ) колебаниями высокой интенсивности непосредственно на объект из-за отсутствия прямого доступа к нему. При этом возникает необходимость передавать УЗ колебания через стенки технологических камер и объемов, по трубопроводам, через крепежные элементы, через зоны, расположенные вблизи зон протекания процесса и т.п. Наиболее яркие примеры технологий, исключающих непосредственное воздействие: прессование волокнистых, пористых и порошковых материалов; снижение трения при транспортировке сыпучих материалов; очистка поверхностей от загрязнений и отложений; снятие внутренних механических напряжений в сварных швах; опосредованное воздействие на технологические среды и исследуемые объекты (например, керны) и т.д. Во всех случаях интенсификация процессов требует активного воздействия УЗ колебаниям высокой интенсивности для возбуждения колебаний в разнообразных физических объектах. ООО «Центр ультразвуковых технологий» совместно с Бийским технологическим институтом разрабатывает и выпускает аппараты для решения поставленных задач.

Шайтура Н.С., Ларичев М.Н. «Изучение ультразвуковой активации реакции окисления дисперсноео алюминия жидкой водой» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 77-79 (2017)

Металлический алюминий является эффективным энергоаккумулирующим металлом с высокой химической активностью. Алюминий традиционно используется как энергетический добавок в различных пиротехнических составах, а также в топливах специального назначения. В настоящее время реакция окисления алюминия водой интенсивно исследуется как перспективный способ получения газообразного водорода для нужд водородной энергетики. Практическое применение этого способа имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами, разрабатываемыми в настоящее время. Наиболее простой и безопасной реализацией процесса окисления алюминия водой представляется его низкотемпературное окисление при температурах ниже температуры кипения воды. Обязательным условием для реализации практического использования данного процесса является обеспечение разумных скоростей окисления алюминия, позволяющих производить водород в количествах, определяемых его потреблением. На практике это означает необходимость окисления металла заданной дисперсности при одновременном использовании методов активации (ускорения) процесса окисления. Для активации процесса низкотемпературного окисления алюминия водой разрабатываются различные физико-химические способы: термический, химический, использование жидких сплавов металлов и т.д.. В числе физических способов активации находится предложенная нами УЗ активация. Было показано, что ультразвук способен эффективно активировать процесс окисления алюминия водой. Использование УЗ активации позволяет не только увеличивать скорость окисления алюминия и достигать 100% окисления микронных алюминиевых порошков, но и управлять структурой образующихся твердых продуктов окисления (гидроксидов алюминия). Последнее существенно расширяет возможности утилизации твердых продуктов окисления металла. УЗ активация позволяет проводить окисление «чистого» алюминия, не загрязняя продукты окисления посторонними примесями (химическими активаторами). Она может быть использована для одновременного получения водорода и «чистых» гидроксидов алюминия, чрезвычайно востребованных другими отраслями современной индустрии. Результаты исследований показали, что совместное использование УЗ активации и химической (малые добавки CaO) активации позволяет существенно уменьшить период индукции и увеличить скорость окисления алюминия. При этом результирующее увеличение скорости окисления от одновременного воздействия двух способов активации является не просто суммой результатов от воздействия каждого способа.

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Голых Р.Н., Нестеров В.А. «Применение ультразвуковых колебаний для распыления жидкостей» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 80-82 (2017)

При наложении механических колебаний ультразвуковой частоты на тонкую пленку жидкости на ее поверхности возникает сеть капиллярных волн, с гребней которых может происходить отрыв капель жидкости. Этот процесс называется ультразвуковым распылением. При ультразвуковом распылении производительность процесса и дисперсные характеристики формируемых капель жидкости зависят от режимов (частота и амплитуда колебаний распылительной поверхности), свойств жидкости (вязкость, поверхностное натяжение), а также толщины слоя жидкости, покрывающей распылительную поверхность. Наличие таких зависимостей позволяет управлять размером капель и производительностью распыления за счет изменения частоты и амплитуды воздействия. Для решения этой задачи необходимо последовательно рассмотреть процессы, происходящие в слое распыляемой жидкости, с учетом влияния на них физических свойств жидкости и режимов ультразвукового воздействия.

Загидуллина Ю.Р., Самигуллина А.А., Жиляев А.П., Назаров А.А. «Выбор условий ультразвуковой обработки для ультрамелкозернистого никеля, полученного методом кручения под высоким давлением» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 83-85 (2017)

Воздействие ультразвуковых колебаний на металлические материалы в зависимости от параметров обработки и исходного состояния материала может приводить к различным эффектам. В настоящее время, например, широко применяется эффект упрочнения поверхности металлов под действием ультразвуковой обработки (УЗО). УЗО объемных образцов может приводить как к упрочнению, так и к релаксации структуры материала. Также возможно локализованное воздействие ультразвуковой волны. Несмотря на широкое применение УЗО, многие вопросы, связанные с появлением новых видов обработки металлов, таких как интенсивная пластическая деформация, и с комбинированием этих методов с УЗО, остаются малоизученными. В настоящей работе проводится исследование влияния различных условий УЗО на акустический контакт и, как следствие, на качество проработки структуры ультрамелкозернистого никеля, полученного методом кручения под высоким давлением.

Хмелёв В.Н., Сливин А.Н., Абрамов А.Д., Хмелёв М.В. «Аппараты ультразвуковой сварки для упаковки пищевых продуктов» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 86-88 (2017)

Разработанные ультразвуковые аппараты и созданные на их основе упаковочные линии обеспечивают герметизацию всех видов потребительской тары для упаковки пищевых продуктов за счет формирования герметичных сварных швов различной конфигурации, и протяженности. Разработанное и представленное оборудование является универсальным для сварки различных по свойствам полимерных упаковочных материалов и имеет возможность встраивания и согласования со стандартными автоматизированными упаковочными линиями.

Рубаник В.В., Царенко Ю.В., Рубаник В.В.(мл.) «Ультразвуковая обработка упрочненного никелида титана» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 89-91 (2017)

Для производства металлических полуфабрикатов из сплавов с памятью формы традиционно используется термомеханическая обработка, включающая горячее прессование, ротационную ковку, прокатку, холодное волочение. При этом существует проблема одновременного повышения деформируемости и функциональных свойств сплава, поскольку первое достигается за свет высоких температур обработки, что в свою очередь приводит к ухудшению второго. Одним из подходов к решению данной задачи является применение внешних энергетических воздействий, не сопровождаемых воздействием высоких температур.

Хакимов А.Г., Шакирьянов М.М. «Пространственные колебания трубопровода со скользящей опорой в сплошной среде под действием переменного внутреннего давления» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 92-94 (2017)

Пространственные периодические и непериодические колебания трубопровода под действием переменного внутреннего давления изучались ранее. В основе указанных исследований лежит приближенная математическая модель, построенная в предположении малости деформаций трубы, которые связаны с ее выходом из плоскости изгиба. Для трубопровода с неподвижными опорами, окруженного сплошной средой, это изучение было продолжено. Получена оценка влияния частоты, начальной фазы, величины среднего давления и амплитуды переменного внутреннего давления в трубопроводе на его пространственные колебания. Исследованы колебания механической системы, состоящей из двух вязкоупругих консольных полос, соединенных между собой упругим элементом. Одна из полос нагружена магнитным гармоническим силовым воздействием. Показано, что результаты аналитического решения и решения, полученного методом конечных разностей, дают хорошее согласие. Рассматриваются пространственные колебания трубопровода со скользящей невесомой опорой под действием переменного внутреннего давления. Колебания трубопровода происходят вокруг оси, проходящей через две опоры, одна из которых считается неподвижной, а другая свободно скользит по идеально гладкой горизонтальной плоскости. Труба, заполненная несжимаемой транспортируемой средой, окружена вязкой несжимаемой жидкостью. Внутреннее давление в трубопроводе задается по гармоническому закону. Учитываются силы гравитации, силы инерции Кориолиса, выталкивающая сила Архимеда, силы вязкого сопротивления и силы, связанные с ускорением поперечного движения трубы в окружающей среде. При этом не учитываются скорость движения транспортируемой среды, трение потока и продольные силы инерции. В результате решение задачи приводится к интегрированию системы из двух нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих вращательные и изгибные колебания трубопровода. Функция, удовлетворяющая граничным условиям, берется по первой основной форме. Далее применением процедуры Бубнова–Галеркина эта система сводится к двум нелинейным обыкновенным дифференциальным уравнениям относительно угла поворота и прогиба средней точки пролета трубы от времени. Для интегрирования полученной системы уравнений при конкретных начальных условиях применяется численный метод Рунге–Кутта. Затем к этому численному решению применяются дискретное преобразование Фурье и отображение Пуанкаре. Анализ полученных результатов вычислений позволил сделать следующие выводы: Установлено, что при всех принятых величинах среднего давления изгибные и вращательные колебания и горизонтальные колебания скользящей опоры трубы являются непериодическими; Получено, что преобразование Фурье выделяет изгибные колебания трубы и колебательные движения ее скользящей опоры с тремя частотами. Одна из них совпадает с частотой колебаний переменного внутреннего давления, другая – с первой собственной частотой изгибных колебаний, а третья – с удвоенной первой собственной частотой вращательных колебаний трубопровода; Показано, что амплитуды изгибно-вращательных колебаний трубы и горизонтальных колебаний ее скользящей опоры в воздушной среде значительно больше тех же амплитуд, чем при колебаниях в водной среде.

Самигуллина А.А., Шаяхметова Э.Р., Жиляев А.П., Назаров А.А. «Релаксация структуры ультрамелкозернистого никеля в процессе ультразвуковой обработки» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 95-97 (2017)

Использование методов интенсивной пластической деформации (ИПД) металлических материалов открывает множество новых возможностей для эксплуатации их уникальных свойств – высокой прочности, твердости и т.д. Вместе с тем пластичность материалов, подвергнутых ИПД, нередко значительно снижается за счет высоких внутренних напряжений, создаваемых неравновесными границами зерен. Пост-деформационный отжиг не всегда позволяет достичь необходимого улучшения свойств, и возникает необходимость использования иных физических методов релаксации структуры. Один из таких методов, изучаемых в настоящее время – это ультразвуковая обработка (УЗО). Ранее было показано, что УЗО приводит к значительному снижению внутренних напряжений в ультрамелкозернистом (УМЗ) никеле, а также к повышению термической стабильности его структуры. Эффект релаксации структуры зависит от амплитуды осциллирующих напряжений. В зависимости механических свойств от амплитуды УЗО было обнаружено существование амплитуды, при которой все свойства достигают максимума и выше которой проявляется обратный эффект. В настоящей работе исследуется влияние амплитуды УЗО на микроструктуру, величины микронапряжений и микротвердости УМЗ никеля, полученного ИПД кручением.

Косников Г.А., Эльдарханов А.С., Калмыков А.В., Беспалов Э.Н. «Ультразвуковая обработка силуминов и суспензий на их основе» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 98-100 (2017)

Статистическая обработка результатов металлографического анализа подтвердила возможность использования УЗО для замешивания и равномерного распределения дисперсных частиц в алюминиевых сплавах.

Белоусов Н.Н., Варюхин В.Н. «Исследование механизмов взаимодействия волокон и матрицы в волокнистых материалах методом ультразвуковой спектроскопии» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 101-103 (2017)

Понимание механизмов взаимодействия армирующих волокон и матрицы в волокнистых композиционных материалах (ВКМ) на различных этапах деформационного структурообразования, является одной из актуальных задач получения ВКМ с заданными свойствами на основе усовершенствования технологии пакетной гидроэкструзии.

Белоусов Н.Н., Варюхин В.Н. «Применение метода акустической эмиссии для in situ исследования дефектной структуры волокнистых материалов» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 104-106 (2017)

Проведены in situ исследования с комплексным использованием методов акустической эмиссии и ультразвуковой спектроскопии для изучения механизмов взаимодействия армирующих микроволокон и матрицы в волокнистых композиционных материалах на различных этапах макро- и микропластической деформации.

Кожушко В.В., Сергиенко В.П. «Лазерный ультразвук для измерения модулей металлов» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 107-109 (2017)

Предложенная бесконтактная методика измерений скорости ультразвуковых импульсов и определения модулей представляется перспективной для решения исследовательских задач диагностики сплавов и металлических композитов. В дальнейших измерениях будет использовано два ЭМА-преобразователя, что решит задачу точного позиционирования оптико-акустических источников на плоской поверхности посредством двухканального измерения и установки одинакового времени прибытия импульсов к противоположным сторонам исследуемого образца.

Кустов А.И., Мигель И.А. «Контроль процессов зарождения и развития дефектных структур в твердотельных материалах с помощью АМД-методов» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 110-112 (2017)

Кустов А.И., Зеленев В.М., Мигель И.А. «Разработка и совершенствование АМД-методов для мониторинга деформационного воздействия на металлические материалы» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 113-115 (2017)

Макаров С.В., Плотников В.А., Лысиков М.В. «Большие пластические деформации в алюминии в условиях циклического высокотемпературного нагружения и акустическая эмиссия» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 116-118 (2017)

Исследования процессов структурной перестройки в металлических материалах в условиях больших пластических деформаций являются актуальными, как с точки зрения фундаментальных подходов, так и практического применения. Большие пластические деформации предложено рассматривать, начиная с относительной деформации е=100%. При этом важно, чтобы в схеме напряженного состояния деформируемого твердого тела имелась существенная компонента напряжений всестороннего сжатия, а пластическое течение сопровождалось циклическими процессами динамической рекристаллизации.При больших пластических деформациях значительно возрастает плотность «неравновесных» границ зерен, которые ответственны за аномальные явления проскальзывания, взаимодействия с решеточными дефектами и определяют высокий уровень пластичности. Ранее показано, что переход к высокодеформированному состоянию сопровождается изменениями в структуре материала и его механического поведения. Так, например, при больших пластических деформациях медных образцов наблюдали пространственную цикличность в изменении структурного состояния: фрагментированная структура – рекристаллизационная структура Хорошо известно, что процессы структурной перестройки при пластической деформации сопровождаются акустической эмиссией, однако во многих публикациях акустическая эмиссия – пассивный эффект. Влияние акустической эмиссии на процессы накопления деформации не рассматривается. Цель работы: исследование процессов накопления больших деформаций в алюминии при циклическом нагружении в условиях действия механических нагрузок и высоких температур, анализ активной роли акустической эмиссии в этих процессах. Заключение. Накопление макродеформации (до 150% в цикле) в алюминии в условиях высоких температур и осциллирующего характера механического напряжения осуществляется как квазискачкообразный процесс при достижении температурно-силовыми параметрами и колебательной энергией акустической эмиссии критических значений. Квазискачкообразное накопление деформации контролируется преимущественно зернограничными процессами производства полных дислокаций границами зерен.

Макаров С.В., Плотников В.А., Лысиков М.В. «Деформационный структурный переход в алюминиево-магниевом сплаве в условиях высокотемпературного нагружения» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 119-121 (2017)

Целью данной работы является проведение исследования деформации и акустической эмиссии в алюминиево-магниевом сплаве при нагружении в широком интервале температур вплоть до температуры плавления и анализ двойственного характера накопления деформации.

Беляев С.П., Рубаник В.В., Реснина Н.Н., Рубаник В.В.(мл.), Шеляков А.В., Непомнящая В.В. «Влияние ультразвуковой механоактивации на кинетику кристаллизации и мартенситные превращения сплава Ti-Hf-Ni-Cu» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 122-124 (2017)

Целью данной работы являлось исследование влияния ультразвуковой механоактивации на кинетику кристаллизации и мартенситные превращения аморфного сплава с памятью формы методом дифференциально сканирующей калориметрии.

Промахов В.В., Кудряшова О.Б., Ворожцов С.А., Ворожцов А.Б. «Влияние электростатического заряда частиц на процесс их введения в металлический расплав с помощью ультразвука» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 125-127 (2017)

Цель данной работы – теоретическое исследование возможности введения наноструктурированных частиц в расплав при электростатической зарядке их поверхности, в том числе, при воздействии ультразвуком.

Арефьева А.Н., Лебедев Н.М., Симаков И.Г, Лексин М.Ю., Копбаева М.П. «Ультразвуковая интенсификация процессов жидкостной десорбции в крупногабаритном технологическом оборудовании» Ультразвук: проблемы, разработки, перспективы. Материалы международной научной конференции. Уфа, 25–29 сент. 2017 г., с. 128-130 (2017)

В результате проведенных опытно-промышленных испытаний была подтверждена эффективность применения мощного ультразвука для интенсификации ионообменных процессов. Ультразвуковое оборудование производства компании «Александра-Плюс» обеспечивает достижение аналогичных результатов и в других технологических процессах связанных с воздействием ультразвука на сыпучие материалы, в том числе: оттирка поверхности минералов, удаление поверхностных плёнок; разрушение сростков, интенсивная дезинтеграция минеральных комплексов; обесшламливание, эффективное отделение глинистых частиц и интенсификация процессов отмывки высокоглинистых материалов; классификация материала в пульпе по заданной крупности; сепарация материала по плотности и форме; обработка реагентов с целью интенсификации процессов флотации.