Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Динамика изменения поверхностных свойств стали Х12МФ при кавитационно-эрозионной обработке

Р. И. Нингметзянов, С. К. Сундуков, Д. С. Фатюхин, А. В. Сухов

Аннотация


Приведены результаты исследований поверхности стали Х12МФ после воздействия ультразвуковых колебаний в жидкой среде. Определены микротвердость, параметры шероховатости, структура и субмикроструктура поверхностных слоев. Выявлены закономерности развития эрозии и их взаимосвязь с параметрами микро- и субмикрогеометрии поверхности образцов. Установлена возможность использования ультразвуковой жидкостной обработки для улучшения свойств труднообрабатываемых материалов и сложнопрофильных изделий.

Ключевые слова


ультразвук; кавитация; поверхность; эрозия; шероховатость

Полный текст:

PDF

Литература


Nolting B. E., Neppiras E. A. Cavitation produced by ultrasonics // Proc. Phys. Soc. 1950. V. 63B. Р. 674; 1951. V. 64B. Р. 1032.

Сиротюк М. Г. Ультразвуковая кавитация // Акустика. 1962. Т. VII, вып. 3. С. 255 - 272.

Агранат Б. А., Башкиров В. И., Китайгородский Ю. И. Ультразвуковая очистка // В кн.: Физические основы ультразвуковой технологии / Под ред. Л. Д. Розенберга. М.: Наука. 1970. С. 165 - 252.

Ebeling K. G. Application of high speed holocinematographical methods in cavitation research / In: Cavitation and Inhomogeneities in Underwater Acoustics / Editor W. Lauterborn. Berlin - New-York.: Springer-Verlag, 1980. P. 35 - 41.

Богачев И. Н. Кавитационное разрушение и кавитационно-стойкие сплавы. М.: Металлургия, 1972. 190 с.

Панов А. П., Приходько В. М. О кавитационном разрушении в поле стержневого излучателя // Применение ультразвука в металлургии: Науч. тр. МИСиС. М., 1977. № 90. С. 30 - 35.

Приходько В. М. Повышение эффективности процесса ультразвуковой очистки деталей топливной аппаратуры автотракторных двигателей при ремонте: Дис.. канд. техн. наук. М., 1975. 163 с.

Vaidya S., Preece C. M. Cavitation erosion of age-hardenable aluminum alloys // Metall. Trans. A. 1978. V. 9. P. 299 - 307.

Физика и техника мощного ультразвука. Т. 3. Физические основы ультразвуковой технологии / Под ред. Л. Д. Розенберга. М.: Наука, 1970. 689 с.

Агранат А. Б., Башкиров И. В., Китайгородский Ю. И. Способ повышения эффективности воздействия ультразвука на процессы, протекающие в жидкостях // Ультразвуковая техника. 1964. № 3. С. 38.

Bogdan Niemczewski. Observations of water cavitation intensity under practical ultrasonic cleaning conditions // Ultrasonics Sonochemistry. 2007. V. 14, Iss. 1. P. 13 - 18.

Фатюхин Д. С. Экспериментальные исследования влияния параметров ультразвуковой очистки на величину кавитационной эрозии // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2011. № 4(27). С. 38 - 42.

Li Pan Wang, Jia Hao Liao, Zheng Hao Ueda et al. Microbubbles for effective cleaning of metal surfaces without chemical agents // Ultrasonics Sonochemistry. 2022. in print (Available online: https://ssrn.com/abstract=3914052 (accessed on 1 December 2021)).

Sarasua Miranda J. A., Ruiz-Rubio L., Aranzabe Basterrechea E. et at. An efficient green process for large surfaces with low water consumption // Processes. 2021. V. 9. P. 585.

Kazantsev V. F., Kuznetsov S. Y., Sundukov S. K. et al. Ultrasound treatment of curved contours and complex surfaces // Russian Engineering Research. 2017. V. 37. P. 1074 - 1076.

Nigmetzyanov R. I., Kazantsev V. F., Prikhod'ko V. M. et al. Improvement in ultrasound liquid machining by activating cavitational clusters // Russian Engineering Research. 2019. V. 39. P. 699 - 702.

Ryeol Park, Minsu Choi, Eun Hyun Park et al.Comparing cleaning effects of gas and vapor bubbles in ultrasonic fields // Ultrasonics Sonochemistry. 2021. V. 76. P. 105618.

Bram Verhaagen, Thijs Zanderink, David Fernandez Rivas. Ultrasonic cleaning of 3D printed objects and cleaning challenge devices // Applied Acoustics. 2016. V. 103B. P. 172 - 181.

Mikko O. Lamminen, Harold W. Walker, Linda K. Weavers. Mechanisms and factors influencing the ultrasonic cleaning of particle-fouled ceramic membranes // Journal of Membrane Science. 2004. V. 237, Iss. 1 - 2. P. 213 - 223.

Shuji Hattori, Takamoto Itoh. Cavitation erosion resistance of plastics // Wear. 2011. V. 271, Iss. 7 - 8. P. 1103 - 1108.

Marina Dojcinovic, Olivera Eric, Dragan Rajnovic, Leposava Sidjanin, Sebastian Balos. Effect of austempering temperature on cavitation behaviour of unalloyed ADI material // Materials Characterization. 2013. V. 82. P. 66 - 72.

Wade E. H. R., Preece C. M. Cavitation erosion of iron and steel // Metall. Trans. A. 1978. V. 9. P. 1299 - 1310.

Hammit F. G. Cavitation and Multiphase Flow Phenomena. New York: McGraw-Hill. 1980. P. 222.

Wang J., Gao Y., You Z. et at. The Effect of ultrasonic cleaning on the secondary electron yield, surface topography, and surface chemistry of laser treated aluminum alloy // Materials. 2020. V. 13. P. 296.

Simon Verdan, Guillaume Burato, Marc Comet, Laurence Reinert, Hervй Fuzellier. Structural changes of metallic surfaces induced by ultrasound // Ultrasonics Sonochemistry. 2003. V. 10, Iss. 4 - 5. P. 291 - 295.

Yulia Zhukova, Sviatlana A. Ulasevich, John W. C. Dunlop et al. Ultrasound-driven titanium modification with formation of titania based nanofoam surfaces // Ultrasonics Sonochemistry. 2017. V. 36. P. 146 - 154.

Qingbin Jiao, Xin Tan, Jiwei Zhu, Shulong Feng, Jianxiang Gao. Effects of ultrasonic agitation and surfactant additive on surface roughness of Si (111) crystal plane in alkaline KOH solution // Ultrasonics Sonochemistry. 2016. V. 31. P. 222 - 226.

Qingbin Jiao, Xin Tan, Jiwei Zhu et al. Effects of ultrasonic agitation and surfactant additive on surface roughness of Si (111) crystal plane in alkaline KOH solution // Ultrasonics Sonochemistry. 2016. V. 31. P. 222 - 226.

Yiyun Zhao, Ciguang Bao, Rue Feng, Timothy J. Mason. New etching method of PVC plastic for plating by ultrasound // Journal of Applied Polymer Science. 1998. V. 68, Iss. 9. P. 1411 - 1416.

Aleksandrov V. A., Sundukov S. K., Fatyukhin D. S., Filatova A. A. Ultrasonic methods for improving object surface quality prepared by corrosion-resistant steel powder selective laser melting // Metal Science and Heat Treatment. 2018. V. 60. P. 381 - 386.

Grigoriev S. N., Metel A. S., Tarasova T. V. et al. Effect of cavitation erosion wear, vibration tumbling, and heat treatment on additively manufactured surface quality and properties // Metals. 2020. V. 10. P. 1540.

Фатюхин Д. С. Изменение шероховатости поверхностей деталей машин под действием ультразвуковой жидкостной обработки // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2010. № 4(23). С. 30 - 35.

Чудина О. В., Александров В. А., Фатюхин Д. С. Влияние ультразвуковой кавитации на состояние поверхности конструкционных сталей // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 2(74). С. 3 - 6.

Altay R., Sadaghian A. K., Sevgen M. I. et al. Numerical and experimental studies on the effect of surface roughness and ultrasonic frequency on bubble dynamics in acoustic cavitation // Energies. 2020. V. 13. P. 1126.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2022.4.50-56

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025