第4讲_超声处理.ppt

5.2超声凝聚原理 当超声波通过有悬浮粒子的流体介质时，其中的悬浮粒子开始与介质一起振动，但由于大小不同的粒子具有不同的相对振动速度、粒子将会相互碰撞、粘合，体积和重量均增大。 其后，由于粒子变大已不能跟随声振动运动了，而只能作无规则的运动，继续碰撞，粘合、变大，最后沉淀下来。 6 超声除气 6.1超声除气原理 在需要除气的液体中输入超声振动，在声波的低压区可使含有液体中的微小气泡释放出来，且与附近的其他气泡合并变成较大的气泡。这些气泡将移动到搅动小的区域，在那里再产生合并，达到一定大小后即上升到液体表面。 6.2超声除气应用 清除液态玻璃中的气体 把熔化的玻璃温度维持在1350C，然后在冷却时用超声照射30分钟即可达到除气的目的。此方法被用于制造结构完全均匀的光学玻璃的工艺过程中。 超声除气可用于对液态金属的除气 6.2超声除气应用 在感光化工中得到应用。 背景：感光材料的彩色乳剂及保持膜明胶，都是粘滞性大、易产生气泡的溶液。溶液中如有气泡存在，对质量影响将会很大。因为带有气泡的乳剂涂在底片上，底片上就会出现一个没有涂上乳剂的白点。胶片拍成电影映在银幕上时，图像要放大240倍，因此，一个针尖大小的白点都会对胶片质量造成很大的影响。 超声作用：用超声在彩色涂片流水线中对流动着的乳剂进行消泡处理，取得了很好的效果，既保证了无气泡，又不影响底片的照像性能，同时可以提高工效、节约能源。 7 超声疲劳试验 7.1 基本概念 金属材料承受重复或交变载荷而不破坏的能力，就称为该材料的疲劳强度或耐疲劳强度。 金属材料的疲劳强度不仅与材料的性质有关，而且与许多工艺因素，结构和使用因素有关。材料的疲劳强度都是通过试验来确定的。 7.1 基本概念 通常，材料的疲劳强度是以在使用应力范围内材料损坏前所承受的振动次数来表示的，该次数即该材料寿命。 材料的使用寿命越长，进行疲劳试验所需的时间就越长，另一方面为了取得可靠的结果，实验往往需要重复，所需时间就更长。超声疲劳试验在这方面显示出优点。 7.2 常规疲劳试验的缺点 常规的疲劳试验是在专用的试验机上进行的，其频率范围一般在25～200Hz的范围内。 确定疲劳强度需要的时间很长，且试验成本较高 。 很难测试高速或高频振动状态下，材料的寿命。 7.3 超声疲劳试验的优点 由于超声振动频率很高，因此可以在很短的时间内确定出材料的疲劳强度。特别是可以确定高速振动状态下材料的疲劳强度。 7.4 超声疲劳试验的原理 在超声振动的作用下，使试件与激发力发生谐振，此时，在试件中就会激起变化速率与外激力相等的交变应力。 改变超声振动的振幅就可改变试件振动的振幅:从而可以在试件中获得所需的应力。 7.4 超声疲劳试验装置 在试件的中部，应变达到了 一个高峰，这也就是将发生疲劳断裂之处。当进行疲劳试验时，试件被激励至适当的应变级，并同时记录其所经历的破坏周期数。 在一个适当的应变范围内对一定数目的试件重复进行试验，就能得到绘制材料疲劳曲线的必要数据。 7.4 超声疲劳试验条件 试件的固有频率与振动系统的共振频率必须接近或一致。假如使试件本身也具有一定的应力放大因数则更为有利，因为在此情况下，所需的激励条件可以降低。因此，进行疲劳试验的材料一般都要作成具有一定形状的试件。 8 超声淬火 8.1 基本概念 淬火：热处理工艺中应用最广的工序，它在材料强韧化过程中起关键性的作用。 超声淬火：有超声作用的淬火工艺就称为超声淬火。实验研究证明，在淬火介质中引入超声振动，可提高介质的冷却速度和改善材料淬火的性能指标。 8.2 超声淬火装置 超声淬火与常规淬火在工艺过程上基本相同，唯一的差别是在淬火过程中，前者的淬火介质有超声作用，而后者的介质中无超声作用。 8.3 超声淬火原理 在有相变的介质(水、油等)中进行冷却的淬火过程一般包括膜沸腾、泡沸腾和对流换热三个阶段。 在常规的淬火过程申，高温区的那层气膜是很难破碎的，即使在激烈搅拌条件下，也效果甚微。这就是说，从膜沸腾的第一阶段过渡到泡沸腾的第二阶段是比较缓慢的。 超声淬火：则出于超声在液体介质中产生空化效应，空化泡闭合时产生的微激波可使这种气膜很快破裂，使淬火冷却时序有较大提前，使整个温度区的冷却度明显提高。实际上，这等效于在超声的作用下提高了淬火介质的冷却特性。 9 超声加速过滤 9.1 超声加速过滤应用背景 引人强超声能够强化液体通过多孔媒质时的扩散作用。过滤器长期存在的一个间题是使用过程中逐渐被阻塞而降低过滤速度。实验表明，超声振动能够增加过滤速度，减少滤膜上的沉积物，可以减少过滤器的清洗次数。 9.2 超声加速过滤装置 有曾研究过孔径由几微米到100微米的烧结铜、不锈钢过滤器，都能加快过滤速度。在过滤脏马达油和煤悬浮液时，加以超声振动能大