Акустический волновод для волочения металла с применением ультразвуковых колебаний

Акустический волновод для волочения металла с применением ультразвуковых колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АКУСГИ ШСКИЙ ВОПНОВОД ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛА С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ГОЛЕВАШ Й, состоящий из двух лшлиндрических участков,сопряженных с тороидальным участком, длины которых по оси кратны целому числу полуволн, причем один из цилиндрических участков имеет осевое отверстие для установки волоки, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь акустической энергии, в волноводе по ходу волочения выполнен сквозной прямоугольный паз шириной, равной диаг№тру осевого отверстия, и двухполуволновой длины, при этом расстояние от поперечных стенок паза до любого торца волновода. равно четверти длины ультразвуковой волны.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

6Ю (И) у @ В 21 С 3/00 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

- F чь 9

:Рф7 &

°:.я -ю1

Г ОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3503879/22-02 (22) 25.!0.02 (46) 15.03.84. Бюл. Р 10 (72) В.Т. Куликов, В.!!. Бондаренко, В.П.Литвак и М.И.Ибрагимов (53) 621.778.07:62!.9.048.6(088.8) (56) 1.Патент ФРГ Р 1279595, кл ° 7В 3/02, опублик. 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р !58555, кл. В 21 В, В 21 С 3/00, 1962.

3. Лвторское свидетельство СССР

У 435028, кл. В 21 С 3/00, 1972. (54)(57) АКУСТИЧЕСКИЙ ВОПНОВОд для

ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛА С ПРИ1ПНЕНИЕИ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ, состояпий иэ двух цилиндрических участков, сопряженных с тороидальным участком, длины которых по оси кратны целому числу полуволн, причем один иэ цилиндрических участков имеет осевое отверстие для установки волоки, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь акустической энергии, в волноводе по ходу волочения выполнен сквоэной прямоугольный паэ шириной, равной диаметру осевого отверстия, и двухполуволновой длины, при этом расстояние от поперечных стенок паэа до любого торца волновода. равно четверти длины ультраэвуковой волны.

4 1079

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при волочении труб.

Известны акустические волноводы для ультразвукового волочения, в кото5 рых волочильный инструмент устанавливается под углом:к направлению распространения ультраэвуконых колебани С!3

Данные устройства передают акустическую энергию на волочиль..ый инструмент и, тем самым, интенсидицируют процесс волочения. Однако из-за того, что усилие волочения направлено под углом к распространению ультразвуко15 ных колебаний в данных системах происходит не -полное использование акустической энергии, вследствие чего применение этих волнонодов при нолочении мало эффективно.

Известно устройство для волочения проволоки, содержащее несколько волок и ниброгенератор, соединенный с держателем волок. Каждая волока укреппяется на конце одного из звень25 ев волновода ° На конце звена волновода выполнено отверстие для прохож. дения проволоки, расположенное на, одной прямой с осью волочения f 2 ).

Недостатками данного устройства являются значительное рассеивание акустической энергии вследствие того, что на конце звена-нолновода выполнено отверстие для прохождения проволоки, кроме того, потеря энергии происходит в результате З5 отражения на границах зненьев из-за большого их числа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является акустичес- 40 кий волновод волочения метапла с применением ультразвуконых колебаний, сОстоящий из двух цилиндрических участков, сопряженных с тороидапьным участком, длины которых по 45 оси кратны целому числу полунолн, причем в одном из цилиндрических участков выполнено осевое отверс тие для установки волоки 3 1

Даннйй волновод хаоактеризуется 50 значительным рассеиванием акустической энергии, вследствие того, что сквозное отверстие для подачи обрабатываемого металла захватывает часть изогнутого цилиндрического 55 фучастка. Кроме того, система нуждается н дополнительном согласонании с генератором, из-за отражения ульт329 2 раэвуковых волн от отверстия, которое ныводит акустическую систему с генератором из резонанса н процессе волочения.

Цель изобретения — уменьшение потерь акустической энергии н волноводе.

Поставленная цель достигается тем, что в акустическом волноводе для волочения металла с применением ультразвуковых колебаний, состоящем иэ двух цилиндрических участков, сопряженных с тороидальным участком, длины которых по оси кратны целому числу полуволн, причем н одном из цилиндрических участков выполнено осевое отверстие для установки волоки, н волноводе по ходу волочения выполнен сквозной прямоугольный паз шириной, равной диаметру осевого отверстия, и двухполянолновой длины, при этом расстояние от поперечной стенки паза до любого торца волновода равно четверти длины ультразвуковой волны.

Предлагаемая конструкция волновода позволяет избежать потерь ультразвуковой энергий, так как переходы от тороидальных к цилиндрическим участкам осуществлены н узловых плоскостях, т.е. в местах, где амплитуда колебаний равна нулю.

На иг.1 изображен акустический волновод, осевой разрез; на Аиг.2 то же, вид сверху; на фиг. 3 — разрез А-А на 4иг,2; íà фиг. 4 — эпюра коле б анни .

Акустический волнонод состоит из двух полуволноных цилиндрических участков и 2 и тороидального участка 3.

Цилиндрический участок 1 имеет посадочное место под волочильный инструмент 4, фланец 5 для крепления акустической системы к люнету волочильной цепи, сквозное осевое отверстие

6. На тороидальном участке 3 и частях цилиндрических участков 1 и 2, прилегающих к тороидальному 3, ныполнено окно 7 резонансной длины равной длине ул- тразвуковой волны, шириной ранной диаметру осевого отверстия 6 и оканчивающееся в пучностях напряжений 8 и 9 цилиндрических участков 1 и 2.

Окно 7 делит тороидальный участок 3 и части цилиндрических участков 1 и

2 на два симметричных резонансной длины стержня !О и 11, поперечное сечение которых представляет собой круговые сегменты 12 и 13. С помо10793 з щью отверстия 14 акустический волновс ц крепится к магнитострикционному преобразователю 15 ° В волноводе размещена волока 16, через которую осуществляется волочение труб 17.

Принцип работы акустической система для ультразвукового волочения труб, в которой акустический волновод служит дпя передачи и концентрации энергии на деформируемый участок 1О трубы, заключается в следующем, Электрическая энергия высокочастотных колебаний генератора трансформируется магнитострикционным преобразователем 15 в акустическую энергию, которая в виде ультразвуковых волн определенной частоты распространяется по волноводу от цилиндрического участка 2, через тороидальный 3 и цилиндрический 1 к волочнльному инст- ур рументу — волоке 16, через который к деформируемому участку трубы 17.

Эта энергия ультразвуковых волн и уменьшение трения между волокой 16 и трубой 17 улучшает деформирование и д качество поверхности труб,. Кроме того, ультразвуковые волны, отражаясь от

29 конца волновода, в котором установлена волока 16 участка !, распространяются в обратном направлении к преобразователю 9, проходя через резонансные стержни 10 и 11. Вследствие того, что акустический волновод выполнен резонансным (по его длине укладывается целое число полуволн) и изменение поперечных размеров волновода осуществляется в пучностях напряже ний 8 и 9.цилиндрических участков и 2 (в зонах с минимальной амплитудой колебаний) в волноводе образует-. ся стоячая волна, которая значитель но уменьшает потери акустической энер. гни. При действии нагрузки, создаваемой усилием волочения, акустическая система в этом случае не требует дополнительного согласования с генератором.

Предлагаемое изобретение увеличивает эффективность использования акустической энергии на 20-257 по сравнению с прототипом и улучшает качество поверхности труб (полное исключение задиров и рисок на поверхности).

7 10

1079329

Составитель А.Какойло

Редактор .Н.Воловик Техред.О.Неце корректор Л. Пилипенко

Заказ !213/8 Тираж 796 Подписное

BHIBIIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4