Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ методов очистки 8
1.1. Анализ видов загрязнений 18
1.1.1. Физико-химические свойства загрязнений 20
1.2. Анализ существующих моющих сред для очистки металлических поверхностей 21
1.3. Методы контроля качества очистки деталей машин и механизмов 28
1.4. Выводы по главе 1. Цели и задачи исследования 33
2. Аналитическое исследование процесса ультразвуковой очистки 34
2.1. Технология производства литых охлаждаемых лопаток турбины по выплавляемым моделям 36
2.2. Физические основы ультразвука и ультразвуковой очистки 42
2.3. Технологическое оборудование для ультразвуковой очистки 49
2.3.1. Типы ультразвуковых преобразователей 51
2.3.2. Ультразвуковые концентраторы 54
2.3.3. Ультразвуковые генераторы 56
2.4. Аналитический подбор режимов высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки охлаждаемых лопаток турбины 60
2.4.1. Анализ давлений, обусловленных ультразвуковыми колебаниями в жидкости 60
2.4.2. Исследование факторов, влияющих на качество ультразвуковой очистки 74
2.5. Оборудование для проведения экспериментов 76
2.6. Выводы по главе 2 82
3. Эксперименты по ультразвуковой очистке 84
3.1. Методика проведения экспериментов по ультразвуковой очистке 84
3.2. Последовательность проведения экспериментов 85
3.3. Анализ загрязнений внутренних охлаждающих каналов лопаток турбины 87
3.4. Выбор оптимальной рабочей моющей среды 94
3.5. Высокоинтенсивная направленная ультразвуковая очистка охлаждаемых лопаток турбины 98
3.6. Анализ результатов очистки охлаждающих каналов лопаток турбины 108.
3.7. Выводы по главе 3 110
4. Технологические рекомендации по выбору режимов высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки охлаждающих каналов лопаток турбин 111
4.1. Построении алгоритма подбора режимов высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки охлаждаемых лопаток ГТД 112
4.2. Общие требования к оборудованию по ультразвуковой очистке 114
4.3. Выводы по главе 4 119
5. Промышленное применение результатов экспериментов по ультразвуковой очистке внутренних охлаждающих каналов лопаток турбин 120
5.1. Внедрение ультразвукового оборудования в технологический \ процесс производства охлаждаемых лопаток турбины 122
5.2. Технико-экономический расчет эффективности от внедрения ультразвуковой очистки внутренних охлаждающих каналов лопаток турбины в технологический процесс их производства и ремонта 124
Общие выводы 126
Список использованных источников 128
Приложение 134
- Анализ существующих моющих сред для очистки металлических поверхностей
- Выбор оптимальной рабочей моющей среды
- Общие требования к оборудованию по ультразвуковой очистке
- Внедрение ультразвукового оборудования в технологический \ процесс производства охлаждаемых лопаток турбины
Введение к работе
Актуальность работы
Ресурс газотурбинных двигателей во многом зависит от надежности работы лопаток турбины. Лопатки турбины подвергаются действию высоких динамических и циклических нагрузок при воздействии на них термических напряжений в условиях агрессивной газовой среды.
При изготовлении охлаждаемых лопаток ТВД выполняется более 100 операций, причем в большинстве случаев после обработки (выщелачивания литниковой формы после операции литья, шлифования, гидроабразивной обработки, электроэрозионной обработки, рентгенографического анализа и т.д.) требуется очистка внутренних поверхностей лопаток. Как правило, это осуществляется за счет подачи жидкости или воздуха под давлением в систему охлаждающих каналов. На сегодняшний день, выход годных деталей по засорам 10-15%, поэтому необходим поиск новых технологических решений, которые позволят очищать лопатки, как при изготовлении, так и при их ремонте.
Для очистки прецизионных изделий широко применяются ультразвуковые ванны, которые работают на частоте 20-40кГц при интенсивности излучения в моющую среду до 2,5 Вт/см2. Ультразвуковая очистка в таких ваннах эффективна в основном для наружных поверхностей деталей.
Очистка внутренних полостей и глубоких отверстий требуют более интенсивных акустических полей с соответствующими им явлениями кавитации и турбулизации жидкости, которые позволяют значительно интенсифицировать очистку сложнофасонных деталей и узлов.
Решение задачи очистки охлаждающих каналов лопаток турбины может быть осуществлено посредством применения принципиально нового метода ультразвуковой очистки, который позволит резко снизить количество брака по засорам охлаждаемых лопаток.
Цель работы. Разработка принципиально новой технологии очистки системы охлаждающих каналов лопаток турбины, которая будет применена в серийном производстве газотурбинных двигателей для снижения процента
5 брака по засорам. Для достижения поставленной цели необходимо было
решить следующие задачи:
- проведение предварительного анализа высокоинтенсивной направленной
ультразвуковой очистки охлаждаемых лопаток ГТД и определение диапазона
оптимальных параметров процесса;
разработка экспериментальной установки для высокоинтенсивной направленной очистки охлаждаемых лопаток ГТД;
разработка методики контроля качества процесса высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки охлаждаемых каналов лопаток ГТД;
проведение экспериментов по высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистке охлаждаемых каналов лопаток ГТД;
получение зависимостей качества очистки от параметров процесса высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки охлаждаемых каналов ГТД;
разработка методических рекомендации по подбору режимов высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистке охлаждаемых каналов лопаток ГТД.
Методы исследований. В работе использованы научные основы технологии машиностроения, теории обработки материалов давлением и ультразвуковой обработки деталей машин, а также современные методики и оборудование исследования охлаждающих каналов лопаток турбин.
Научная новизна работы заключалась в разработке концепции определения технологических режимов высокоинтенсивной ультразвуковой очистки охлаждаемых каналов лопаток ГТД путем:
аналитического исследования процесса высокоинтенсивной направленной очистки охлаждаемых каналов лопаток ГТД, учитывающего давления в зоне обработки и геометрические особенности конструкции лопаток турбины;
построения алгоритма подбора режимов высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки охлаждаемых лопаток ГТД, основанного на проведении аналитического определения эффективных диапазонов обработки и экспериментального получения технологических режимов ультразвуковой очистки.
6 Достоверность результатов и выводов подтверждена серией
проведенных экспериментов, подтверждающих полученные аналитические
заключения.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты ее
работы использованы в:
в понижении количества брака по засором внутренних охлаждающих каналов лопаток турбины высокого давления изд. 99 (АЛ-31Ф и его модификации);
разработке специализированной установки высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки;
разработке технологических рекомендаций по высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистке охлаждающих каналов ГТД;
- при выборе экспериментально обоснованного метода контроля качества
очистки охлаждаемых каналов ГТД.
Результаты работы позволили уменьшить количество брака по засорам внутренних охлаждающих каналов лопаток турбины высокого давления изд. 99 (АЛ-31Ф и его модификации) на 30 - 35% после операции хромалитирования.
Положения, выносимые на защиту:
Методика подбора технологических режимов высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки охлаждаемых лопаток ГТД, основанная на расчете давлений в зоне обработки и учитывающая геометрические особенности системы охлаждающих каналов;
Метод контроля качества высокоинтенсивной ультразвуковой очистки охлаждаемых каналов лопаток ГТД, включающий в себя проведение рентгеновского анализа и тепловизионного контроля качества очистки;
Техническое обоснование и доведение до реализации технологического процесса высокоинтенсивной ультразвуковой очистки охлаждаемых лопаток ГТД, обеспечивающее получение высокого уровня качества очистки.
Реализация результатов работы. Работа выполнялась в Московском авиационном институте (государственном техническом университете) и легла
7 в основу разработки серии ультразвукового оборудования для очистки
деталей ГТД, таких как форсунки, коллектора, лопатки турбины.
На основе полученных в работе данных и алгоритмов на ФГУП ММПП
«Салют» отработана и внедрена в серийное производство технологическая
операция высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки
охлаждаемых лопаток ГТД.
Личное участие автора. В диссертационной работе представленны результаты, полученные автором самостоятельно. Соискателем формулировались цели и задачи работы, разрабатывались методики, планировались эксперименты, обрабатывались и анализировались результаты исследований.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на:
Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов "Будущее машиностроения России 2008" в г. Москве.
Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии НМТ-2008" в г. Москве.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы из ни 1 в рецензируемом журнале, входящем в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка использованной литературы, изложена на 136 страницах, содержит 42 рисунка, 7 таблиц.
Анализ существующих моющих сред для очистки металлических поверхностей
К моющим средам, используемым в процессах ультразвуковой очистки, предъявляется ряд требований, связанных со спецификой самого процесса очистки.
Моющая среда должна разрушать имеющиеся связи загрязнения с очищаемой поверхностью, т.е. отделять его от поверхности и, во-вторых, должна обеспечивать эвакуацию загрязнений из зоны очистки, не вступать в химическую реакцию с обрабатываемой поверхностью, а также быть безопасной для применения и полностью биоразлагаемой. Первое требование может осуществляться путем химического и механического воздействия. Химическое воздействие сводится к преобразованию пленок загрязнения в легко удаляемые из зоны очистки продукты химических реакций. Имея1 высокую химическую активность к загрязнению, моющая среда не должна практически воздействовать на материалы очищаемого объекта. Механическое воздействие жидкости, приводящее к отделению, диспергированию, эмульгированию загрязнения, вызвано рядом эффектов, возникающих в акустическом поле жидкости под действием мощного ультразвука. К таким эффектам относятся кавитация, приводящая к эрозионному разрушению1 загрязнений иі связанные с кавитацией микропотоки. Эрозионная способность жидкости определяется уровнем акустической энергии и рядом ее физических параметров -поверхностным натяжением, давлением насыщенных паров, температурой и т.д. [63].
Технологические жидкости, используемые в процессах ультразвуковой очистки, подразделяются на моющие среды и жидкости для дополнительной обработки (предварительной замочки, промывки, пассивирования и консервации). Зачастую в качестве жидкостей для дополнительной обработки используют непосредственно моющие среды. Выбор технологических жидкостей является важной предпосылкой получения необходимого качества очистки. При подборе технологических жидкостей надо выполнить ряд требований, иногда противоречивых, поэтому следует учитывать все особенности технологического процесса изготовления деталей, свойства их материала и состав загрязнений.
В качестве моющих сред при ультразвуковой очистке используются вода, водные растворы щелочей и поверхностно-активных веществ (ПАВ), растворы кислот, органические растворители, эмульсионные составы [72].
Основными свойствами ПАВ, непосредственно отражающими природу поверхностной активности и обуславливающими применение ПАВ как малых добавок, являются:
- способность ПАВ к адсорбции, т.е. способность данных молекул концентрироваться на границе раздела фаз и плотно заполнять поверхностный слой;
- самопроизвольность протекания процесса адсорбции, термодинамически предопределяемая избытком свободной энергии на исходной поверхности раздела фаз и обеспечивающая это концентрирование в той мере, в какой кинетические факторы позволяют осуществляться.
Принципиально все поверхностно-активные соединения могут быть разделены на две большие группы: ионогенные соединения, при растворении в воде диссоциирующие на ионы, и неионогенные, которые на ионы не диссоциируют.
В зависимости от того, какими ионами обусловлена поверхностная активность ионогенных веществ — ионами или катионами, ионогенные вещества подразделяются на анионные, катионные и амфолитные. Амфолитные ПАВ содержат одну или несколько функциональных групп, которые в водном растворе в зависимости от условий среды приобретают характер анионного или катионного поверхностно-активного вещества. В кислом растворе амфолитные соединения проявляют катионоактивные свойства, а в щелочном -анионоактивные.
Растворимость неионогенных ПАВ в воде обусловливается наличием в них функциональных групп. Как правило, они образуют гидраты в водном растворе вследствие возникновения водородных связей между молекулами воды и атомами кислорода полиэтиленгликолевой части молекулы ПАВ. Неионогенные ПАВ полностью биоразлагаемы.
Общим для веществ обеих групп является то, что они распределяются на поверхности раздела фаз и меняют поверхностные свойства системы в целом. Схема, иллюстрирующая общепринятую в настоящее время классификацию поверхностно-активных соединений (в том числе и синтетических моющих веществ), приведена на рисунке1.8 [7].
Для очистки поверхности от отложений - окалины и солей используются кислоты и кислотные растворы. В процессе очистки при помощи растворов кислот может происходить травление обрабатываемой поверхности.
Из щелочных соединений применяют каустическую соду (едкий натр, каустик), кальцинированную (углекислый натрий, карбонат натрия), силикат натрия (жидкое стекло) и метасиликат натрия, фосфаты (тринатрийфосфат и триполифосфат натрия).
Наиболее распространенными моющими растворами являются водные растворы каустической и кальцинированной» соды. Каустик, являющийся сильнодействующей щелочью, применяется в моечных машинах и ваннах.
Жиры под воздействием щелочей омыляются и превращаются в растворимые в воде. Минеральные масла в щелочных растворах не растворяются. Мелкие частицы их, отрываясь от поверхности, оказываются в растворе во взвешенном состоянии и образуют стабильные водные эмульсии, которые легко смываются водой.
После очистки поверхностей щелочными растворами, особенно каустической содой, их необходимо ополаскивать водой с добавлением нейтрализующей кислоты. Расход воды должен составлять 25...50 л на 1 м очищаемой поверхности.
В качестве растворителей используются смеси различных индивидуальных веществ, например бензины, петролейный эфир, смеси спиртов и эфиров. К числу растворителей часто относят пластификаторы, служащие для улучшения механических и физических свойств каучуков, природных смол, полиамидов и многих других высокомолекулярных соединений.
Почти все растворители физиологически активны, многие органические к тому же пожаро- и взрывоопасны. Ароматические углеводороды, галогенпроизводные, амины, кетоны при значительных концентрациях могут вызывать серьёзные отравления, приводить к различным кожным заболеваниям (дерматиты, опухоли).
В таблицах 1.1 и 1.2 приведены основные технические моющие средства и их составы [51].
Выбор оптимальной рабочей моющей среды
На технологические моющие среды, применяемые для ультразвуковой очистки, накладывается следующие ограничения:
- наличие хорошей смачиваемости загрязнений и очищаемой поверхности;
- разрушение связи загрязнений с поверхностью и перевод загрязнений в раствор;
- стабилизация загрязнений в моющем растворе с целью предотвращения их ресорбции;
- они не должны распадаться на составные элементы под действием температуры и ультразвуковых колебаний;
- индифферентность по отношению к материалу очищаемых изделий [42];
- низкая степень вспенивания моющей среды под воздействием ультразвуковых колебаний;
- минимальное воздействие на человека;
- технологическая моющая среда не должна взаимодействовать с материалом очищаемой детали;
- иметь возможность возвращения в рабочий цикл после фильтрации технологической моющей среды;
- технологическая моющая среда должна быть полностью биоразлагаемой.
Вышеуказанным требованиям удовлетворяют неионогенные поверхностно-активные вещества. Поэтому для серии экспериментов были выбраны следующие поверхностно-активные вещества:
1. «ТМ-Унилан» — пенный щелочной продукт для очистки и обезжиривания любых твердых поверхностей: металлических (легированных и низколегированных стали, латунь, медь, алюминий и его сплавы, чугун и т.д.) Удаляет маслянистые и комплексные загрязнения: индустриальные, моторные, трансмиссионные масла, консервационные и смазочные материалы органического характера (масло-грязевые, нефтепродукты, пыль, сажа, копоть); шлифовальные, доводочные и полировальные пасты, СОЖ. Очистка производится различными способами и методами: вручную (обработка поверхности ветошью), погружением деталей в ванну, в т.ч. с механическим воздействием щетками, циркуляцией; в деталемоечных машинах различного типа (барабанного, конвейерного), в ультразвуковых и электролитических ваннах; с применением машин высокого и низкого давления. Рабочий раствор в зависимости от характера загрязнения готовится концентрацией 2,0...5 % (200...500гна10лводы).
2. ТМ-Унилан К 50 (ТУ 2383-002-63721969-00). Оптимизированная смесь смачивающих и комплексообразующих веществ, поверхностно-активных веществ, щелочей и специальных биологических добавок. Содержит более 5 % едкого калия. Густая непрозрачная жидкость коричневого цвета. Жидкий очиститель с очень высокой концентрацией активных компонентов. Рекомендуется для обезжиривания оборудования и деталей в погружных системах. При ручной мойке, при очистке от тяжелых масляных загрязнений. Продукт также пригоден для удаления сажистых загрязнений и нагаров. Обладает высоким моющим и обезжиривающим действием. Не воздействует на оргстекло и пластик. При использовании пеногенератора создается обильная, стойкая и густая пена, которая долго удерживается на вертикальных поверхностях. Рабочий раствор готовится 1...5 % концентрации (100...500 г на 10 л воды) при температуре 20...60 С.
3. «ТМ-Унилан Карбон» - Универсальный низкопенный жидкий очиститель с очень высокой концентрацией активных компонентов, рекомендуется для удаления прочных нагаров, сажи и аналогичных загрязнений, обезжиривания деталей в ультразвуковых установках, при использовании оборудования высокого и низкого давления. В зависимости от типа т количества загрязнений средство разбавляется водой до концентрации 3... 15 % (использование горячей воды значительно повышает эффективность обработки), наносится на очищаемую поверхность. Изделия отмываются методом погружения или в ультразвуковых ваннах. После нанесения средства оставить на несколько минут для эффективной отмывки, затем промыть водой.
4. Моющие средства серии «Деталан» по своему составу представляют собой водные растворы поверхностно-активных веществ и неорганических солей (активных моющих, комплексонов, ингибиторов коррозии и т д.), не содержат агрессивных токсических включений, растворителей, химических компонентов группы кетонов, альдегидов, непредельных и ароматических углеводородов, фенолов и т.п. Синтетические моющие средства серии «Деталан» являются эффективными, экологически безопасными индустриальными очистителями на водной основе. Моющие средства серии «Деталан» рекомендуется использовать для очистки и обезжиривания металлических поверхностей в различных технологических процессах подготовки перед покраской, фосфотированием, гальваников, травлением и т.д., а так же в ремонтной базе. Массовая доля ПАВ в составе концентратов моющих средств серии «Деталан» составляет 4...6 %. Для очистки поверхностей от различных загрязнений и обезжиривания рекомендуются концентрации рабочих растворов от 1 до 10 %.
5. Техническое моющее средство «Синвал» для очистки газотурбинных установок на холодных прокрутках проявляет высокую эффективность при очистке деталей и узлов, топливных фильтров от эксплуатационных загрязнений водными растворами с использованием воды с любой жесткостью, включая морскую.
6. Техническое моющее средство «Депирол» (ТУ 2499-00710408765-00) - вязкая жидкость от светло- до темно-коричневого цвета, представляет собой смесь поверхностно-активных веществ, не содержащую органических растворителей.
Моющая смесь может использоваться в ваннах для очистки закоксованных деталей и узлов при ремонтных работах.
7. Техническое моющее средство «XOM-I» предназначено для удаления солидола и других консервационных смазок с металлических поверхностей при умеренных температурах. Представляет собой жидкость светло-коричневого цвета, растворимую в воде. Концентрация рабочего раствора — 8... 10 % масс. Несмотря на кислую реакцию раствора, не оказывает вредного воздействия на кожные покровы, поскольку в его составе используются «мягкие» органические кислоты
8. Техническое моющее средство «Сомета» предназначено для очистки без нагрева стеклянных, оптических, керамических, фаянсовых и т.п. изделий от технологических и бытовых загрязнений; металлической поверхности от жировых загрязнений и растительных масел.
Продукт получил положительную оценку в производственном объединении «Маяк» (г. Челябинск) при дезактивации твердых поверхностей. Очистка изделий может производиться без нагрева растворов — при температуре 20 С и выше. Представляет собой жидкость коричневого цвета, содержащую ПАВ, щелочные добавки и комплексообразователь, хорошо растворимо в воде, малотоксично и относится к негорючим продуктам.
9. Деталан А20 - средство для снятия нагаров, эксплуатационных загрязнений, отложений нефтяного, масляного, почвенного происхождения с металлических поверхностей различными методами. Средство предназначено для удаления нагаров в т.ч. - смачиванием с использованием ультразвуковых установок.
Средство обеспечивает высокую степень чистоты малогабаритных деталей сложной конфигурации при ультразвуковом методе очистки.
Для проведения серии экспериментов было выбрано техническая моющая среда «ТМ Унилан-Карбон», т.к. она удовлетворяет всем предъявляемым к ней условиям. «ТМ Унилан-Карбон» относится к неионогенным поверхностно-активным веществам, полностью биоразлагаемо и удовлетворяет условиям техники безопасности.
Общие требования к оборудованию по ультразвуковой очистке
Любая ультразвуковая установка состоит из генератора электрической энергии ультразвуковых частот, технологического устройства и вспомогательного оборудования, к которому могут быть отнесены устройства для регенерации моющих растворов, устройства для предварительной обработки деталей, нагреватели, калориферы, механизмы и т.п. Так как в любой ультразвуковой установке всегда имеют дело с электрической энергией высокого и низкого напряжения, то на них целиком распространяются «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».
При работе с ультразвуковыми установками обслуживающий персонал подвергается действию слышимых и неслышимых шумов, распространяющихся в воздухе, а также действию ультразвуковых колебаний при непосредственном контакте рук с технологическими средами, обрабатываемыми деталями при их загрузке и выгрузке, работающими преобразователями и т. п. В ряде случаев работа установок для очистки сопровождается выделением вредных газов, образующихся в результате испарения рабочих жидкостей [33].
Контроль уровней ультразвука на рабочем месте проводят для установления соответствия фактических уровней ультразвука на рабочих местах допустимым по ГОСТу и для разработки и определения эффективности мероприятий по защите от ультразвука.
Контроль уровней ультразвука на рабочих местах производственного оборудования, в котором генерируется ультразвук, следует проводить в нормируемом частотном диапазоне с верхней граничной частотой не ниже рабочей частоты этого оборудования.
Изменение уровней ультразвука следует проводить при типовых условиях эксплуатации оборудования, характеризующихся наибольшим уровнем ультразвука.
Точки измерения воздушного ультразвука на рабочем месте должны быть расположены на высоте 1,5 м от уровня основания (пола, площадки), на котором при выполнении работы стоит работающий, или на уровне его головы, если работа ведется сидя, на расстоянии 5 см от уха и на расстоянии не менее 50 см от человека.
Аппаратура, применяемая для определения уровня звукового давления, должна состоять из измерительного микрофона, электрической цепи с линейной характеристикой, третьоктавного фильтра и измерительного прибора. Аппаратура должна иметь характеристику «Лиин» и временную характеристику «медленно».
Погрешность градуировки аппаратуы после установления рабочего режима по отношению к действительному уровню ультразвука не должна превышать 1дБ.
При проведении измерений аппратура должна работать в соответствии с инструкцией по ее эксплуатации при включении измерительных приборов на временную характеристику «медленно». Измерения необходимо выполнять не менее трех раз в каждой третьоктавной полосе для одной точки и затем вычислять среднее значение. Результаты измерений должны характеризовать воздействие ультразвука за время рабочей смены.
Измерения уровней контактного ультразвука в зоне контакта с твердой средой следует проводить в зоне максимальных амплитуд колебаний.
Результаты определения УЗХ оборудования должны быть представлены в виде протокола.
Запрещается непосредственный контакт работающих с рабочей поверхностью оборудования в процессе его обслуживания, жидкостью и обрабатываемыми деталями во время возбуждения в них ультразвука.
Для исключения контакта с источниками ультразвука необходимо применять:
— дистанционное управление оборудованием;
— автоблокировку, т.е. автоматическое отключение оборудования при выполнении вспомогательных операций (загрузке и выгрузке продукции, нанесении контактных смазок и т.д.);
— приспособления для удержания источника ультразвука или обрабатываемой детали.
Для защиты рук от возможного неблагоприятного воздействия контактного ультразвука в твердой или жидкой средах необходимо применять две пары перчаток- резиновые (наручные) и хлопчатобумажные (внутренние) или только хлопчатобумажные.
Для защиты работающих от неблагоприятного воздействия воздушного ультразвука следует применять противошумы.
Конструкция преобразователей должна обеспечивать излучение звуковой энергии только на рабочей частоте и кратных ей гармоник.
Конструкция преобразователей должна обеспечивать исключение протекания кавитационных процессов в жидкости, охлаждающей их, или допускать использование воздушного охлаждения.
Если при работе ультразвуковых установок концентрация вредных паров и газов в воздухе рабочей зоны превышает допустимые значения, установки должны иметь устройство, обеспечивающее их отвод в специальную отсасывающую систему.
Ультразвуковые установки с ваннами должны быть снабжены звукоизолирующими кожухами, обеспечивающими уровни звуковых давлений на рабочих местах по ГОСТ.
Звукоизолирующие кожухи должны иметь стальные стенки толщиной не менее 1,5 мм или любые металлические стенки, обладающие звукоизолирующей способностью не меньшей чем указанные стальные.
Со стороны источника ультразвука стенки кожуха должны быть оклеены вибропоглощающим материалом толщиной, не менее чем в два раза превышающей толщину металлических стенок.
Допускается использование вибропоглощающих материалов меньшей толщины. В этом случае один слой вибропоглощающего материала со стороны источника ультразвука должен быть приклеен к металлическим стенкам кожуха и не менее чем на один слой должен быть закреплен по периметру стенок кожуха, а звукоизолирующая способность должна соответствовать ГОСТ.
Кожух не должен иметь отверстий. При работе с малой продолжительностью цикла либо при необходимости постоянного доступа к ультразвуковому оборудованию в кожухе допускается наличие технологических отверстий, которые должны иметь минимально допускаемую для удобства работы площадь. При их наличии внутренняя поверхность кожуха должна быть оклеена звукопоглощающим материалом с диффузионным коэффициентом звукопоглощения не менее 0,8 в диапазоне частот 8... 11 кГц.
При наличии окон, крышек или дверец они должны быть уплотнены по периметру. Геометрические размеры крышки или дверцы должны не менее чем на 30 мм перекрывать отверстие в кожухе. Они должны быть снабжены самоуправляющимися задвижками или замками. Задвижки и замки должны иметь блокировку, отключающую генератор источника ультразвука.
Во избежание осыпания или загрязнения звукопоглощающих материалов допускается покрывать их пленками с поверхностной массой не менее 0,049 кг/м .
Площадь звукопоглощающего материала не менее чем в 15 раз превышать площадь отверстия.
Звукопоглощающий кожух должен быть виброизолирован от пола при помощи резиновых прокладок толщиной не менее 5 мм.
При использовании ультразвуковых устройств для технологических процессов с циклом малой продолжительности или в условиях, когда необходим постоянный доступ обслуживающего персонала к ультразвуковым ваннам, допускается применение вместо звукоизолирующих кожухов насадок с эффективностью звукоизоляции, равной звукоизоляции кожухов [25, 26, 27].
Внедрение ультразвукового оборудования в технологический \ процесс производства охлаждаемых лопаток турбины
Процесс ультразвуковой очистки лопаток необходимо проводить практически после каждой операции производства лопаток:
1. Выщелачивание керамического стержня.
2. Механические операции обработки.
3. Электроэрозионная обработка.
3. Хромалитирование поверхности пера.
4. Рентгеновский анализ внутренних охлаждающих каналов лопаток турбины.
В процессе ремонтных работ необходимо проводить очистку всех поступающих в ремонт лопаток, затем проводить отбраковку лопаток (рентгенографический анализ и тепловизионные испытания), затем проводить повторную очистку после рентгенографического анализа и ориентироваться на результаты тепловизионных испытаний.
Операция ультразвуковой очистки внедрена в серийное производство лопаток турбины изд. 99 (АЛ-31Ф) на ФГУП ММПП «Салют» на установке УЗУ-1-1,5/22 (рисунок 3.12). В настоящее время ведутся работы по внедрению в серийное производство операции высокоинтенсивной направленной ультразвуковой очистки охлаждаемых лопаток изд. 222.
На основе установки УЗУ-1-1,5/22 была спроектирована и изготовлена роботизированная установка с использованием одного ультразвукового концентратора (рисунок 5.2).
