Двух-ампульный волновод для ультразвуковой обработки металлов

А.А. Мухаметгалина, А.А. Назаров показать трудоустройства и электронную почту
Получена 10 июля 2019; Принята 17 сентября 2019;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: А.А. Мухаметгалина, А.А. Назаров. Двух-ампульный волновод для ультразвуковой обработки металлов. Письма о материалах. 2019. Т.9. №4. С.414-418
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-4-414-418

Аннотация

На рисунке представлены распределения напряжений в двух-ампульном волноводе и в полуволновом цилиндре. Показано, что двух-ампульный волновод позволяет увеличить область равномерного распределения амплитуды нормальных напряжений в значительной области.Ультразвуковая обработка (УЗО) металлов основана на возбуждении резонансных высокочастотных колебаний, вызывающих в объеме материала осциллирующие упругие напряжения, которые приводят к генерации, движению и перераспределению дефектов кристаллической решетки. Обычно резонансные колебания получаются с использованием цилиндрических образцов или ультразвуковых инструментов, имеющих длину, равную половине длины волны ультразвука. Однако в таких волноводах распределение амплитуды напряжений неоднородно вдоль их оси. Соответственно, изменения структуры и свойств из-за УЗО также различаются вдоль образцов. В данной работе предложен новый тип ультразвукового волновода на основе гауссова (ампульного) концентратора, названный двух-ампульным волноводом. Он состоит из двух идентичных высокоамплитудных частей гауссового волновода, соединенных между собой широкими концами, что позволяет добиться равномерного распределения амплитуды нормальных напряжений в значительной области, равной длине удвоенной гауссовой области. Для расчета геометрических характеристик волновода используются аналитические результаты, полученные Эйснером. В работе рассчитаны параметры двух-ампульного волновода из стали 45 и титанового сплава ВТ6, которые уточняются методом конечных элементов. Данный тип волновода может быть использован для возбуждения осциллирующих колебаний одинаковой амплитуды по длине образца при объемной ультразвуковой обработке материалов.

Ссылки (18)

1. N. A. Tyapunina, E. K. Naimi, G. M. Zinenkova. Ultrasound Action on Crystals with Defects. Moscow, Moscow State University, (1978) 239 pp. (in Russian) [Н.А. Тяпунина, Е.К. Наими, Г.М. Зиненкова. Действие ультразвука на кристаллы с дефектами. Москва, Изд-во МГУ (1999) 239 с.].
2. A. V. Kulemin. Ultrasound and Diffusion in metals. Moscow, Metallurgia (1978) 200 pp. (in Russian) [А.В. Кулемин. Ультразвук и диффузия в металлах. Москва, Металлургия (1978) 200 с.].
3. O. V. Abramov. High-Intensity Ultrasonics: Theory and Industrial Applications. CRC Press (1999) 700 pp.
4. A. A. Nazarov, A. A. Samigullina, R. R. Mulyukov, Yu. V. Tsarenko, V. V. Rubanik. J. Machin. Manuf. Reliab. 43, 153 (2014). Crossref
5. I. A. Gindin, O. I. Volchok, I. M. Neklyudov. Fizika Tverdogo Tela. 17, 655 (1975). (in Russian) [И.А.Гиндин, О.И.Волчок, И.М.Неклюдов. ФТТ. 17, 655 (1975).].
6. V. F. Belostotskii, O. N. Kashevskaya, I. G. Polotskii. Metallofizika. 42, 97 (1972). (in Russian) [В.Ф. Белостоцкий, О.Н. Кашевская, И.Г. Полоцкий. Металлофизика. 42, 97 (1972).].
7. S. V. Kovsh, V. A. Kotko, I. G. Polotskii, G. I. Prokopenko, V. I. Trefilov, S. A. Firstov. Fizika Metallov i Metallovedenie. 35 (6), 1199 (1973). (in Russian) [С. В. Ковш, В. А. Котко, И. Г. Полоцкий, Г. И. Прокопенко, В. И. Трефилов, С. А. Фирстов. ФММ. 35 (6), 1199 (1973).].
8. A. A. Nazarov, R. R. Mulyukov. Nanostructured Materials. In: Nanoscience, Engineering and Technology Handbook (ed. by S. Lyshevski, D. Brenner, J. Iafrate W. Goddard). CRC Press, USA (2013) P. 22-1-22-41.
9. R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications. Hoboken, Wiley (2013). Crossref
10. A. A. Nazarov. Lett. Mater. 8 (3), 372 (2018). Crossref
11. A. A. Nazarova, R. R. Mulyukov, Yu. V. Tsarenko, V. V. Rubanik, A. A. Nazarov. Mater. Sci. Forum. 667 - 669, 605 (2011). Crossref
12. A. A. Samigullina, R. R. Mulyukov, A. A. Nazarov, A. A. Mukhametgalina, Y. V. Tsarenko, V. V. Rubanik. Lett. Mater. 4, 52 (2014). (in Russian) [А. А. Самигуллина, Р. Р. Мулюков, А. А. Назаров, А. А. Мухаметгалина, Ю. В. Царенко, В. В. Рубаник. Письма о материалах. 4, 52 (2014).]. Crossref
13. A. A. Samigullina, A. A. Nazarov, R. R. Mulyukov, Yu. V. Tsarenko, V. V. Rubanik. Rev. Adv. Mater. Sci. 39, 48 (2014).
14. A. A. Mukhametgalina, A. A. Samigullina, S. N. Sergeyev, A. P. Zhilyaev, A. A. Nazarov, Yu. R. Zagidullina, N. Yu. Parkhimovich, V. V. Rubanik, Yu. V. Tsarenko. Lett. Mater. 7, 85 (2017). (in Russian) [А. А. Мухаметгалина, А. А. Самигуллина, С. Н. Сергеев, А. П. Жиляев, А. А. Назаров, Ю. Р. Загидуллина, Н. Ю. Пархимович, В. В. Рубаник, Ю. В. Царенко. Письма о материалах. 7, 85 (2017).]. Crossref
15. A. P. Zhilyaev, A. A. Samigullina, A. E. Medvedeva, S. N. Sergeev, J. M. Cabrera, A. A. Nazarov. Mater. Sci. Eng. 698, 136 (2017). Crossref
16. A. A. Samigullina, A. A. Mukhametgalina, S. N. Sergeyev, A. P. Zhilyaev, A. A. Nazarov, Yu. R. Zagidullina, N. Yu. Parkhimovich, V. V. Rubanik, Yu. V. Tsarenko. Ultrasonics. 82, 313 (2018). Crossref
17. E. Eisner. The design of resonant vibrators. In: Physical Acoustics. Vol. 1. Part. B (ed. by W. P. By Mason). New. York, Academic Press (1964) P. 353 - 365.
18. A. A. Samigullina, M. A. Murzinova, A. A. Mukhametgalina, A. P. Zhilyaev, A. A. Nazarov. Def. Diff. Forum. 385, 53 (2018). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Российский научный фонд - No. 16-19-10126