ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть I
Введение ................................11
Глава 1. Исследование механизма процесса ультразвукового резания....13
§ 1. Основные характеристики ультразвуковой обработки.....13
§ 2. Эксперименты .......................18
Глава 2. Разрушение материала при ультразвуковой обработке.......22
§ 1. Теория процесса......................22
§ 2. Процессы, происходящие при вдавливании одной частицы абразива............................25
§ 3. Экспериментальное исследование процесса разрушения и сопоставление с результатами расчета..............29
Глава 3. Силы, действующие при ультразвуковом резании.........32
§ 1. Принцип действия и роль колебательной системы......32
§ 2. Характер колебаний акустической системы ультразвукового станка...........................34
§ 3. Зависимость сил, возникающих при ультразвуковой обработке,
от основных параметров процесса..............39
Глава 4. Влияние дробления и смены абразива на изменение скорости обработки….43
§ 1. Изменение концентрации абразива под инструментом..... 3
§ 2. Влияние дробления зерен абразива на уменьшение скорости
ультразвуковой обработки .................45
§ 3. Экспериментальное исследование характера движения суспензии абразива......................48
§ 4. Механизм смены абразива в рабочем зазоре.........49
§ 5. Зависимость скорости обработки от давления и температуры….51
Глава 5. Методы увеличения производительности обработки. Новые разработки
станков ............................53
§ 1. Увеличение скорости обработки при отсосе суспензии абразива…..53
§ 2. Повышение производительности обработки при значительном
увеличении давления прижима и скорости смены абразива..58
§ 3. Новые конструкции ультразвуковых станков.........61
Литература ...............................68
Часть II
Введение.................................73
Глава 1. Некоторые сведения об ультразвуковой сварке металлов......75
§ 1. Введение..........................75
§ 2. Взаимодействие сварочного наконечника с деталями......77
§ 3. Взаимодействие свариваемых поверхностей..........82
§ 4. Колебания свариваемых деталей ..............91
§ 5. Колебательные системы для сварки и условия их работы ....96
Глава 2. Исследования физики процесса ультразвуковой сварки......104
§ 1. Введение..........................104
§ 2. Начальная стадия процесса сварки.............106
§ 3. Последующие стадии сварки.................110
§ 4. Тепловые процессы при сварке...............121
§ 5. Некоторые диффузионные явления при ультразвуковой сварке…..127
§ 6. Представления о механизме ультразвуковой сварки.....131
Глава 3. Элементы технологии и требования, предъявляемые к оборудованию
для ультразвуковой сварки ...................133
§ 1. Введение .........................133
§ 2. Свариваемые материалы...................134
§ 3. Подготовка деталей к сварке ................134
§ 4. Ультразвуковые сварочные машины.............137
§ 5. Электрические генераторы для ультразвуковой сварки. Системы управления и контроля...................142
§ 6. Выбор режимов.......................145
Глава 4. Промышленные применения...................148
§ 1. Введение..........................148
§ 2. Характеристики ультразвуковых соединений.........149
§ 3. Примеры промышленного применения ультразвуковой сварки 152
§ 4. Перспективы развития ультразвуковой сварки........159
Литература ...............................161
Часть III
Введение ................................167
Глава 1. Механизм ультразвуковой очистки................169
§ 1. Виды загрязнений......................169
§ 2. Факторы, способствующие удалению поверхностных пленок в звуковом поле.........171
§ 3. Кавитационные пузырьки, существующие в звуковом поле..172
§ 4. Разрушение поверхностных пленок кавитационными пузырьками…174
§ 5. Роль акустических течений и радиационного давления....179
Глава 2. Эффективность ультразвуковой очистки.............180
§1.0 возможности аналитического определения оптимальных технологических режимов ультразвуковой очистки........180
§ 2. Зависимость эрозионной активности жидкости от размеров «зародышей» кавитации ....................184
§ 3. Влияние параметров звукового поля на его эрозионную активность ...........................185
§ 4. Связь между физическими свойствами жидкости и ее эрозионной
активностью........................188
§ 5. Зависимость эффективности очистки от температуры и газосодержания моющей жидкости.................194
§ 6. Роль статического давления.................197
§ 7. Приближенные методы вычисления величин, входящих в критерий
эрозионной активности...................207
§ 8. Ряд эрозионной активности.................211
Глава 3. Кавитационно-абразивная эрозия.................212
§ 1. Механизм кавитационно-абразивного разрушения......212
§ 2. Выбор оптимальных режимов................217
§ 3. Использование кавитационно-абразивной эрозии в технологии
очистки ..........................219
Глава 4. Колебательные системы и устройства для ультразвуковой очистки..220
§ 1. Ультразвуковые колебательные системы...........220
§ 2. Ультразвуковое поле в рабочем объеме............230
§ 3. Факторы, ограничивающие интенсивность ультразвукового поля….234
§ 4. Способы очистки......................238
§ 5. Типовые устройства ....................241
Литература...............................249
Часть IV
Введение ................................255
Глава 1. Пузырек газа в жидкости как колебательная система........256
§ 1. Вынужденные колебания газового пузырька в звуковом поле..256
§ 2. Потери при колебаниях пузырька..............258
Глава 2. Диффузионные эффекты на границе раздела пузырек—жидкость
в звуковом поле.........................262
§ 1. Теоретическое исследование диффузионного механизма роста газового пузырька в звуковом поле...............262
§ 2. Экспериментальное исследование диффузии на границе раздела
пузырек—жидкость в звуковом поле. Сравнение с теорией...269
§ 3. Стабилизация диффузионных эффектов в звуковом поле .... 276
Глава 3. Выделение свободного газа из жидкости.............282
§ 1. Сила Бьеркнеса ......................282
§ 2. Движение пузырьков и их коалесценция в поле акустических
потоков..........................286
§ 3. Радиационное давление...................290
Глава 4. Основные закономерности массообмена в системе газ—жидкость в звуковом поле...........................296
§ 1. Массообмен в статических условиях и влияние звуковых колебаний...........................296
§ 2. Кинетика процессов массообмена в звуковом поле......299
§ 3. Влияние акустической мощности и частоты колебаний на скорости массообмена .....................304
§ 4. Зависимость скорости массообмена от статического давления и
температуры ........................306
§ 5. Сопоставление действия звукового поля при выделении газа и его растворении..........307
§ 6. Квазиравновесная концентрация..............309
Глава 5. Кинетика процесса массообмена при наличии кавитации......314
Глава 6. Механизм процесса дегазации..................319
Глава 7. Применение ультразвуковой дегазации в промышленности.....328
Литература................................333
Часть V
Введение................................339
Глава 1. Исследование акустического распыления жидкости........339
Глава 2. Распыление жидкости в слое...................341
§ 1. Кинетика процесса.....................341
§ 2. Характеристики аэрозоля..................343
§ 3. Интенсивность акустического распыления..........349
Глава 3. Распыление жидкости в фонтане.................353
§ 1. Кинетика процесса.....................353
§ 2. Характеристики аэрозоля..................358
§ 3. Интенсивность акустического распыления..........360
§ 4. Влияние статического давления на фонтанирование жидкости
под действием ультразвука.................364
Глава 4. Физический механизм процесса распыления............366
§ 1. Общие соображения.....................366
§ 2. Эффект Фарадея и выбрызгивание капель с поверхности жидкости…..370
§ 3. Распыление жидкости в слое................373
§ 4. Распыление жидкости в фонтане...............374
§ 5. Скорость распыления в слое.................381
Глава 5. Энергетика процесса акустического распыления жидкости......382
§ 1. Общие соображения....................382
§ 2. Распыление жидкости в слое................383
§ 3. Распыление жидкости в фонтане...............383
Глава 6. Перспективы промышленного использования акустического распыления.....384
§ 1. Распыление жидкости в фонтане...............384
§ 2. Распыление жидкости в слое................386
§ 3. Распыление жидкости с подведением акустической энергии в рабочую зону через газ...389
Литература ...............................391
Часть VI
Введение................................395
Глава 1. Определение количества и размеров пузырьков по вносимому ими затуханию звука...........................396
§ 1. Затухание звука в жидкости, содержащей пузырьки......396
§ 2. Аппаратура ........................402
Глава 2. Определение концентрации свободного газа по скорости звука в жидкости....405
§ 1. Сжимаемость среды жидкость—газовые пузырьки и скорость звука в ней.....................405
§ 2. Аппаратура ........................408
Глава 3. Исследования содержания свободного газа в жидкостях......410
§ 1. Влияние некоторых факторов на содержание свободного газа в жидкости.........................410
§ 2. Содержание свободного газа в воде замкнутых гидродинамических установок ................413
§ 3. Влияние вихреобразования в жидкости на содержание свободного газа..........................415
§ 4. Содержание свободного газа в кильватерных струях кораблей….417
§ 5. Распределение стабильных газовых пузырьков в воде .... 419
§ 6. Влияние твердых примесей на стабилизацию газовых пузырьков в жидкостях.........422
Литература...............................424
Часть VII
Введение................................429
Глава 1. Механизм кристаллизации металлов в ультразвуковом поле....430
§ 1. Структурные изменения, наблюдаемые при кристаллизации металлов в ультразвуковом поле...............430
§ 2. Некоторые представления о процессе кристаллизации металлов…..433
§ 3. Факторы ультразвукового поля, оказывающие влияние на процесс кристаллизации металлов и сплавов..........435
§ 4. Роль кавитационных явлений в эффекте образования мелкозернистой структуры..........437
§ 5. Влияние сил вязкого трения на скорость зарождения центров
кристаллизации и диспергирование кристаллов.......440
§ 6. Зарождение центров кристаллизации при наличии ультразвукового поля.........................445
§ 7. Диспергирование кристаллов в ультразвуковом поле.....448
§ 8. Влияние условий кристаллизации на ультразвуковую обрабатываемость материалов....455
§ 9. Нерастворимые примеси при кристаллизации металлов в ультразвуковом поле..........457
Глава 2. Ультразвуковая обработка сталей и сплавов...........462
§ 1. Углеродистые и низколегированные стали..........464
§ 2. Стали ферритного класса..................468
§ 3. Стали аустенитного класса.................472
§ 4. Стали карбидного класса и бористые.............474
§ 5. Сплавы на основе цветных металлов.............480
Глава 3. Основы технологии ультразвуковой обработки кристаллизующегося
расплава............................486
§ 1. Методы обработки расплавов ультразвуком.........486
§ 2. Введение ультразвука в нижнюю часть расплава при кристаллизации слитка в изложнице.................489
§ 3. Введение ультразвука в верхнюю часть расплава при кристаллизации в изложнице.....................491
§ 4. Обработка кристаллизующегося слитка в промежуточном объеме…..492
§ 5. Введение ультразвука в верхнюю часть расплава при непрерывной разливке ...............493
§ 6. Введение ультразвука через затравку при вакуумном дуговом переплаве (ВДП) и при электрошлаковом переплаве (ЭШП)..493
§ 7. Образование газовой пористости...............499
§ 8. Энергетика ультразвуковой обработки расплавов.......500
§ 9. Колебательный режим волновода, нагретого на конце расплавом…..505
§ 10. Полупромышленные установки...............508
Литература...............................512
Часть VIII
Введение.................................517
Глава 1. Воздействие ультразвуковых колебаний на процесс диффузии...518
§ 1. Общие сведения о диффузионной кинетике в жидкостях и газах…..518
§ 2. Увеличение коэффициента диффузии в звуковом поле....519
§ 3. Влияние звуковых колебаний на диффузионный поток....521
§ 4. Влияние ультразвуковых колебаний на процесс диффузии в газе
и жидкости при нормальном падении волны на плоскость..525
§ 5. Влияние ультразвука на процесс диффузии газа из жидкости в пузырек при акустической дегазации............527
§ 6. Процесс диффузии через пористые перегородки в звуковом поле…..527
§ 7. О целесообразности применения акустических колебаний для ускорения процессов диффузии...............528
Глава 2. Ускорение электрохимических превращений ультразвуковыми колебаниями ............................530
§ 1. Поведение потенциала катода в звуковом поле........532
§ 2. Катодный ток в звуковом поле...............533
§ 3. Поведение катода в звуковом поле в условиях газовыделения…534
§ 4. Электродное выделение газа в звуковом поле.........536
§ 5. Некоторые практические выводы по осаждению металлов в ультразвуковом поле.....538
§ 6. Воздействие звукового поля на осадочную пассивацию катодных процессов...............539
§ 7. Анодные процессы в звуковом поле.............540
§ 8. Растворение, коррозия и пассивация металлов в ультразвуковом поле..........................541
Глава 3. Процесс проявления экспонированного фотослоя в ультразвуковом поле......544
§ 1. Общие сведения о кинетике фотографического проявления...544
§ 2. Роль связующей среды фотослоя при ускорении процесса проявления ..........................547
§ 3. Проявление фотослоя в звуковом поле и потоке........549
§ 4. Роль световой экспозиции.................552
§ 5. Энергия активации процесса в звуковом поле и потоке....553
§ 6. Механизм ускорения процесса проявления в стоячей звуковой волне........555
§ 7. Ускорение процесса проявления при нормальном падении
ультразвуковой волны на фотослой.............557
Глава 4. Процесс кристаллизации в ультразвуковом поле.........559
§ 1. Линейная скорость кристаллизации.............560
§ 2. Кинетика массовой кристаллизации ............564
§ 3. Центры кристаллизации...................565
§ 4. Роль других эффектов ультразвука в формировании устойчивых
зародышей кристаллизации................569
§ 5. Кристаллизация в пограничном слое............571
§ 6. Выводы..........................571
Литература...............................572
Часть IX
Введение................................581
Глава 1. Процессы, происходящие во влажном материале при сушке ....582
§ 1. Общие сведения. Связь влаги с материалом.........582
§ 2. Два периода сушки....................583
§ 3. Представления о механизме акустической сушки.......585
Глава 2. Физические факторы, влияющие на процессы тепломассообмена, протекающие в звуковых полях...................586
§ 1. Потоки в ограниченном пространстве.............586
§ 2. Микропотоки около препятствия..............589
§ 3. Механическое воздействие..................590
§ 4. Изменение толщины пограничного слоя...........593
§ 5. Нагрев материала......................595
Глава 3. Влияние звукового поля на сушку в первый период.........598
§ 1. Критический уровень звукового давления..........598
§ 2. Испарение со свободной поверхности............ 600
§ 3. Зависимость интенсивности сушки от уровня звукового давления
и величины колебательной скорости.............603
§ 4. Механизм акустической сушки в первый период.......606
§ 5. Влияние частоты звука, размера тела и его расположения на скорость сушки................611
Глава 4. Механизм воздействия звуковых колебаний во втором периоде сушки............ 616
§ 1. Влияние звуковых волн на диффузию............616
§ 2. Термическое действие интенсивных звуковых волн......618
§ 3. Смещение критической точки.................620
Глава 5. Перспективы промышленного применения акустической сушки ...622
§ 1. Барабанные сушилки....................622
§ 2. Туннельные сушилки....................625
§ 3. Сушилки с кипящим слоем и распылительные устройства ...627
§ 4. Опыты по сушке различных материалов...........631
§ 5. Сушка мелкодисперсных материалов.............633
§ 6. Комбинированные методы сушки с применением звуковой энергии….635
Литература...............................638
Часть Χ
Введение ................................643
Глава 1. Виды коагуляции аэрозолей...................643
Глава 2. Воздействие звукового поля на аэрозольные частицы.......644
§ 1. Увлечение аэрозольных частиц в звуковом поле.......645
§ 2. Радиационное давление...................646
§ 3. Дрейфы аэрозольных частиц................649
§ 4. Гидродинамические силы..................650
§ 5. Прочие гипотезы о природе акустической коагуляции.....653
Глава 3. Экспериментальные исследования акустической коагуляции аэрозолей…..654
§ 1. Общие закономерности процесса коагуляции.........654
§ 2. Элементарные акты взаимодействия частиц аэрозоля в звуковом поле........................656
§ 3. Изучение взаимодействия частиц аэрозоля с помощью скоростной киносъемки...........658
Глава 4. Потоковый механизм взаимодействия частиц в звуковом поле...666
§ 1. Роль микропотоков в процессе взаимодействия частиц в звуковом поле..........................667
§ 2. Сближение и захват частиц в звуковом поле.........672
§ 3. Осаждение частиц и агрегатов...............675
Глава 5. Промышленное применение акустической коагуляции аэрозолей..676
Литература ...............................678
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 681
К книге первой. «Источники
мощного ультразвука»…681
К книге второй. «Мощные
ультразвуковые поля»..684
К книге третьей. «Физические основы ультразвуковой технологии»..685