RU109429U1 - DEVICE FOR ULTRASONIC THREAD TREATMENT - Google Patents
DEVICE FOR ULTRASONIC THREAD TREATMENT Download PDFInfo
- Publication number
- RU109429U1 RU109429U1 RU2011109072/02U RU2011109072U RU109429U1 RU 109429 U1 RU109429 U1 RU 109429U1 RU 2011109072/02 U RU2011109072/02 U RU 2011109072/02U RU 2011109072 U RU2011109072 U RU 2011109072U RU 109429 U1 RU109429 U1 RU 109429U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric
- ultrasonic
- transducer
- casing
- thread
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
1. Устройство для ультразвуковой обработки резьбы, включающее ультразвуковую головку, содержащую пьезоэлектрический преобразователь, выполненный составным, включающим, по крайней мере, один пьезоэлектрический элемент и, по крайней мере, одну частотопонижающую накладку, инструмент, представляющий собой волновод, на выходном участке которого расположена рабочая резьбовая поверхность, ответная обрабатываемой резьбе, а также проточную камеру принудительного охлаждения ультразвуковой головки, отличающееся тем, что пьезоэлектрический преобразователь снабжен кожухом, заполненным диэлектрической жидкостью, имеющей электрическую прочность не ниже 0,6 МВ/см, не менее чем до уровня, покрывающего боковые поверхности пьезоэлектрического элемента, а проточная камера содержит, по крайней мере, одну стенку, контактирующую с диэлектрической жидкостью. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проточная камера принудительного охлаждения расположена внутри кожуха. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проточная камера принудительного охлаждения расположена непосредственно на наружной стенке кожуха. 1. Device for ultrasonic machining of a thread, including an ultrasonic head containing a piezoelectric transducer, made integral, including at least one piezoelectric element and at least one frequency-reducing pad, an instrument representing a waveguide, at the output of which is located a threaded surface responsive to the machined thread, as well as a flow chamber for forced cooling of the ultrasonic head, characterized in that the piezoelectric The transducer is equipped with a casing filled with a dielectric fluid having an electric strength of not less than 0.6 MV / cm, not less than to a level that covers the side surfaces of the piezoelectric element, and the flow chamber contains at least one wall in contact with the dielectric fluid. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the forced-cooling flow chamber is located inside the casing. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the forced-flow cooling chamber is located directly on the outer wall of the casing.
Description
Полезная модель относится к области ультразвуковой обработки материалов, предназначена для ультразвуковой обработки резьбы и может быть использована, в частности, для восстановления и упрочнения резьбовых элементов бывших в эксплуатации труб и муфт, например, резьбы бурильных, обсадных, насосно-компрессорных труб, муфт, а также при подготовке к эксплуатации резьбовых элементов новых труб, муфт, трубных заготовок.The utility model relates to the field of ultrasonic processing of materials, is intended for ultrasonic processing of threads and can be used, in particular, for restoration and hardening of threaded elements of used pipes and couplings, for example, threads of drill, casing, tubing, couplings, and also in preparation for operation of threaded elements of new pipes, couplings, pipe blanks.
Известно устройство для ультразвуковой обработки резьбы, содержащее ультразвуковую колебательную систему, включающую магнитострикционный преобразователь, трансформатор колебательной скорости, волновод и инструмент, размещенный на его выходном участке, причем волновод выполнен сменным трубчатым, а рабочий инструмент расположен на четвертьволновом его участке и выполнен резьбовым, ответным обрабатываемому резьбовому элементу, со спиральными пазами, расположенными на его рабочей поверхности симметрично относительно витка, соответствующего по исходным размерам витку в центре зоны наиболее интенсивного изнашивания резьбы (патент РФ №2270744).A device is known for ultrasonic processing of threads, containing an ultrasonic oscillatory system, including a magnetostrictive transducer, an oscillating speed transformer, a waveguide and an instrument located at its output section, the waveguide being made replaceable tubular and its working tool located on its quarter-wave section and made threaded in response to the machined a threaded element, with spiral grooves located on its working surface symmetrically with respect to the turn, respectively twisting in the initial dimensions of the coil in the center of the zone of the most intense wear of the thread (RF patent No. 2270744).
Устройство позволяет осуществлять обработку с высокой производительностью, поскольку инструмент выполнен ответным обрабатываемому резьбовому элементу трубы, т.е. обработка принципиально может осуществляться одновременно по всей поверхности, что обеспечивает высокий класс формообразования. Недостатком устройства является его низкий коэффициент полезного действия.The device allows processing with high productivity, since the tool is made in response to the machined threaded pipe element, i.e. processing can fundamentally be carried out simultaneously over the entire surface, which ensures a high class of forming. The disadvantage of this device is its low efficiency.
Известно также устройство для ультразвуковой обработки резьбы, содержащее электроакустический преобразователь и инструмент, представляющий собой волновод, на выходном участке которого расположена рабочая резьбовая поверхность, ответная обрабатываемой резьбе (патент РФ №34106). Тип преобразователя в формуле полезной модели по патенту РФ №34106 не указывается, однако в описании упоминается об использовании только магнитострикционного преобразователя. Магнитострикционные преобразователи считаются более надежными, чем пьезоэлектрические, в связи с известным растрескиванием материала пьезоэлектрического элемента вплоть до его разрушения, причиной которого является перегрев в локальных зонах фактической площади контакта торцов пьезоэлектрических элементов и блоков-накладок или волноводных звеньев колебательной системы ультразвуковой головки.There is also known a device for ultrasonic processing of threads, containing an electro-acoustic transducer and an instrument representing a waveguide, at the output section of which there is a working threaded surface that is responsive to the thread being machined (RF patent No. 34106). The type of the transducer is not indicated in the utility model formula according to the patent of the Russian Federation No. 34106, however, only the magnetostrictive transducer is mentioned in the description. Magnetostrictive transducers are considered more reliable than piezoelectric transducers, due to the known cracking of the material of the piezoelectric element up to its destruction, the cause of which is overheating in local zones of the actual contact area of the ends of the piezoelectric elements and block-plates or waveguide links of the oscillatory system of the ultrasonic head.
Однако использование в составе устройства магнитострикционного преобразователя приводит к повышению энергоемкости процесса обработки резьбы, причиной чему является то, что сначала электрическая энергия преобразуется в магнитную, а затем магнитная энергия преобразуется в механическую, которая создает звуковую волну. Вследствие энергетических потерь за счет нагревания обмотки и эффекта магнитного гистерезиса, эффективность магнитных систем обычно не превышает 50%. Генераторы, даже при условии хорошей настройки, в основном, имеют эффективность не более 70%. А это означает, что энергия, затрачиваемая на выполнение полезной функции, используется с эффективностью не более 40%. При этом особенно важным является то, что устройства для ультразвукового восстановления и упрочнения резьбы труб и муфт являются весьма энергоемкими. Кроме того, магнитострикционные преобразователи имеют большие массогабариты, что, в свою очередь, увеличивает массогабариты всей инструментальной головки устройства (преобразователь + инструмент) и, как следствие, снижает точность самоориентирования инструмента по оси обрабатываемой резьбы, что отрицательно сказывается на точности обработки резьбы труб и муфт.However, the use of a magnetostrictive transducer in the device leads to an increase in the energy intensity of the thread processing process, the reason for which is that first the electrical energy is converted into magnetic, and then the magnetic energy is converted into mechanical energy, which creates a sound wave. Due to energy losses due to heating of the winding and the effect of magnetic hysteresis, the efficiency of magnetic systems usually does not exceed 50%. Generators, even with good tuning, basically have an efficiency of not more than 70%. And this means that the energy spent on performing a useful function is used with an efficiency of not more than 40%. Moreover, it is especially important that devices for ultrasonic restoration and hardening of the threads of pipes and couplings are very energy-intensive. In addition, magnetostrictive converters have large mass dimensions, which, in turn, increases the mass dimensions of the entire tool head of the device (transducer + tool) and, as a result, reduces the accuracy of the instrument’s self-orientation along the axis of the machined thread, which negatively affects the accuracy of machining of pipe and coupling threads .
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известное устройство для ультразвуковой обработки резьбы, включающее ультразвуковую головку, содержащую пьезоэлектрический преобразователь, выполненный составным, включающим, по крайней мере, один пьезоэлектрический элемент и, по крайней мере, одну частотопонижающую накладку, инструмент, представляющий собой волновод, на выходном участке которого расположена рабочая резьбовая поверхность, ответная обрабатываемой резьбе, а также проточную камеру принудительного охлаждения ультразвуковой головки (патент РФ №79479).Closest to the proposed utility model is a known device for ultrasonic machining of a thread, including an ultrasonic head containing a piezoelectric transducer, made integral, including at least one piezoelectric element and at least one frequency-reducing pad, an instrument representing a waveguide, at the output section of which there is a working threaded surface that is responsive to the thread being machined, as well as a forced-cooling flow chamber trazvukovoy head (RF patent №79479).
Недостатком известного устройства-прототипа является его низкая производительность и низкая эксплуатационная надежность.A disadvantage of the known prototype device is its low productivity and low operational reliability.
Технической задачей полезной модели являлось создание устройства, лишенного указанных недостатков.The technical task of the utility model was to create a device devoid of these disadvantages.
Технический результат полезной модели заключается в повышении производительности и эксплуатационной надежности устройства.The technical result of the utility model is to increase the productivity and operational reliability of the device.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой обработки резьбы, включающем ультразвуковую головку, содержащую пьезоэлектрический преобразователь, выполненный составным, включающим, по крайней мере, один пьезоэлектрический элемент и, по крайней мере, одну частотопонижающую накладку, инструмент, представляющий собой волновод, на выходном участке которого расположена рабочая резьбовая поверхность, ответная обрабатываемой резьбе, а также проточную камеру принудительного охлаждения ультразвуковой головки, пьезоэлектрический преобразователь снабжен кожухом, заполненным диэлектрической жидкостью, имеющей электрическую прочность не ниже 0,6 МВ/см, не менее чем до уровня, покрывающего боковые поверхности пьезоэлектрического элемента, а проточная камера содержит, по крайней мере, одну стенку, контактирующую с диэлектрической жидкостью.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for ultrasonic processing of a thread, including an ultrasonic head containing a piezoelectric transducer, made integral, including at least one piezoelectric element and at least one frequency-reducing pad, an instrument representing a waveguide, at the output section of which there is a working threaded surface that is responsive to the thread being machined, as well as a flow chamber for ultrasonic forced cooling heads, the piezoelectric transducer is equipped with a casing filled with a dielectric fluid having an electric strength of not less than 0.6 MV / cm, not less than to a level covering the side surfaces of the piezoelectric element, and the flow chamber contains at least one wall in contact with the dielectric liquid.
Проточная камера принудительного охлаждения может быть расположена внутри кожуха и произвольно там закреплена или снаружи - закреплена непосредственно на его наружной стенке.The forced-cooling flow chamber can be located inside the casing and arbitrarily fixed there or outside - fixed directly to its outer wall.
Проточная камера может быть выполнена в форме тонкостенной рубашки, коаксиальной кожуху, или в форме змеевика-теплообменника.The flow chamber can be made in the form of a thin-walled shirt, a coaxial casing, or in the form of a coil-heat exchanger.
Проточная камера может быть снабжена патрубком для подключения к напорной магистрали системы воздушного охлаждения или патрубками для подключения к напорной и сливной магистралям системы жидкостного (водяного) охлаждения ультразвуковой головки.The flow chamber can be equipped with a pipe for connecting to the pressure line of the air cooling system or pipes for connecting to the pressure and drain lines of the liquid (water) cooling system of the ultrasonic head.
Кожух может быть выполнен непроточным с водомерным стеклом или с прозрачным наливным или сливным патрубком как средством визуального контроля уровня жидкости.The casing may be made leak-free with a water-measuring glass or with a transparent filling or drain pipe as a means of visual control of the liquid level.
В качестве диэлектрической жидкости, имеющей электрическую прочность не ниже 0,6 МВ/см, заполняющей кожух, охватывающий преобразователь, могут быть использованы, например, масла, такие как силиконовое или трансформаторноеAs a dielectric fluid having an electric strength of not less than 0.6 MV / cm, filling the casing enclosing the transducer, for example, oils such as silicone or transformer can be used
Пьезоэлектрический элемент может быть выполнен тонкостенным, в частности, в виде полого цилиндра, кольца, в виде пластины, например, имеющей форму диска.The piezoelectric element can be made thin-walled, in particular, in the form of a hollow cylinder, a ring, in the form of a plate, for example, having the shape of a disk.
Преобразователь может включать прокладки, в том числе, токоподводящие элементы, из фольги, как правило, мягкого металла, (например, в виде шайб), расположенные между пьезоэлектрическими элементами и/или накладками, что увеличивает фактическую площадь контакта, улучшает теплоотвод, чем позволяет снизить энергонапряженность зон контакта, скорость «старения» и поверхностного растрескивания пьезоэлектрического элемента и дополнительно повысить долговечность работы преобразователя.The transducer may include gaskets, including current-carrying elements, made of foil, usually soft metal (for example, in the form of washers), located between the piezoelectric elements and / or plates, which increases the actual contact area, improves heat dissipation, thereby reducing the energy intensity of the contact zones, the rate of “aging” and surface cracking of the piezoelectric element and to further increase the durability of the converter.
Преобразователь включает, по крайней мере, одну частотопонижающую накладку, которая, выполненная из пьезоэлекрически пассивного материала (например, металла), позволяет скорректировать его резонансную частоту в соответствии с требованиями к диапазону рабочих ультразвуковых частот установки.The converter includes at least one frequency-reducing pad, which, made of a piezoelectric passive material (for example, metal), allows you to adjust its resonant frequency in accordance with the requirements for the range of operating ultrasonic frequencies of the installation.
По крайней мере, одна частотопонижающая накладка (отражающая и/или излучающая) может быть выполнена содержащей крепежный элемент, например, в виде внутренней резьбы.At least one frequency-reducing pad (reflective and / or radiating) may be made comprising a fastener, for example, in the form of an internal thread.
По крайней мере, одна частотопонижающая накладка (отражающая и/или излучающая) может содержать центральный осевой армирующий болт.At least one frequency-reducing pad (reflective and / or radiating) may comprise a central axial reinforcing bolt.
В случае необходимости улучшения согласования преобразователя с нагрузкой, функцию согласующего устройства может выполнить дополнительно включаемый в состав устройства концентратор, волновод или сам инструмент (цельный или составной), выполненный как соответственно неоднородный волновод.If it is necessary to improve the matching of the converter with the load, the function of the matching device can be performed by a hub, waveguide, or the instrument itself (integral or composite), which is additionally included as a nonuniform waveguide.
Соединение отдельных частей составного (композитного) преобразователя между собой может осуществляться различно: склеиванием; центральным осевым скреплением (например, с использованием армирующего болта); посредством фланцевого крепления пьезоэлектрика между блоками-накладками, снабженными фланцами; скреплением пьезоэлектрика и блоков их стяжкой системой резьбовых шпилек через посредство скрепленных с блоками волноводных звеньев с узловыми поясками, где шпильки опираются на узловые пояски; соединением, подобным последнему, но со стяжкой узловых поясков между собой посредством резьбовой втулки, например, типа «Боуден»; возможны варианты сборки с комбинированием различных упомянутых типов соединения.The connection of the individual parts of the composite (composite) transducer with each other can be carried out differently: by gluing; central axial fastening (for example, using a reinforcing bolt); by means of a flange fastening of a piezoelectric between blocks-overlays provided with flanges; the fastening of the piezoelectric and the blocks with a coupler by a system of threaded rods through the means of waveguide links with nodal belts fastened to the blocks, where the pins rest on the nodal belts; a connection similar to the latter, but with a tie of the nodal belts to each other by means of a threaded sleeve, for example, of the Bowden type; assembly options are possible with a combination of the various connection types mentioned.
Соединение отдельных узлов устройства может также осуществляться различно, например: стяжкой узловых поясков, пайкой, резьбовым соединением и т.п.The connection of the individual nodes of the device can also be carried out differently, for example: by tightening the nodal belts, soldering, threaded connection, etc.
Источником электрической энергии в предлагаемом устройстве может служить генератор, например, типа серийного УЗУ-0,25. Согласование акустических сопротивлений элементов устройства, в случае необходимости, осуществляется с помощью вариации линейных размеров блоков-накладок, роль которых, в частности, могут выполнять, как указано выше, функциональные детали устройства (инструмент, волновод-концентратор, резонансный опорный изолятор или другие крепежные детали).A source of electrical energy in the proposed device can be a generator, for example, of the type of serial UZU-0.25. The coordination of the acoustic impedances of the device elements, if necessary, is carried out by varying the linear dimensions of the pad blocks, the role of which, in particular, can be performed, as indicated above, by the device’s functional parts (instrument, waveguide-hub, resonant support insulator or other fasteners )
Энергетические потери в пьезоэлектрических материалах, причиной которых служит внутреннее трение и нагрев от диэлектрических потерь, обычно составляют менее 5%. Это означает, что 95% энергии, подаваемой к преобразователю, используется для выполнения полезной функции. Современные генераторы, которые используются в устройствах с пьезоэлектрическими преобразователями, имеют эффективность порядка 75%, что обеспечивает эффективность энергопотребления всей системы в 70% и выше.Energy losses in piezoelectric materials, caused by internal friction and heat from dielectric losses, are usually less than 5%. This means that 95% of the energy supplied to the converter is used to perform a useful function. Modern generators that are used in devices with piezoelectric transducers have an efficiency of about 75%, which ensures energy efficiency of the entire system of 70% and higher.
Материалом пьезоэлектрического элемента, предпочтительно, является пьезокерамика типа ЦТС-19 и ей подобные.The material of the piezoelectric element is preferably a PZT-19 type piezoceramic and the like.
Работа в условиях высокого локализованного разогрева (как это имеет место в ультразвуковых установках по упрочнению и восстановлению резьбы) приводит к снижению электроакустических свойств материала и прочности самого пьезоэлектрического элемента вплоть до его разрушения. В связи с этим теплоотвод от пьезоэлектрического элемента является, при прочих равных условиях, определяющим долговечность его работы, а следовательно, надежность работы всего устройства.Work in conditions of high localized heating (as is the case in ultrasonic installations for hardening and thread restoration) leads to a decrease in the electroacoustic properties of the material and the strength of the piezoelectric element itself until its destruction. In this regard, the heat sink from the piezoelectric element is, other things being equal, determining the durability of its work, and therefore the reliability of the entire device.
За счет наличия «пленок» жидкости улучшается контакт торцов пьезоэлектрических элементов, блоков и волноводных звеньев колебательной системы ультразвуковой головки, т.к. реализуется, так называемый, «звукокапиллярный эффект» - жидкость сама транспортируется (за счет активированных сил молекулярного сцепления) в труднодоступные пустоты зоны контакта. При этом, теплоотводом, повышенным за счет теплопроводности жидкости (которая на четыре порядка выше, чем у газов), практически исключается местный перегрев, опасный растрескиванием материала пьезоэлектрического элемента. Это действует как в локальных зонах фактической площади контакта торцов пьезоэлектрических элементов между собой, так и в контактах их с блоками или с волноводными звеньями колебательной системы ультразвуковой головки. Кроме того, присутствие иммерсионной жидкости, как известно, уменьшает переходной импеданс, увеличивается передаваемая от источника акустическая мощность и, в конечном итоге, производительность обработки.Due to the presence of “films” of liquid, the contact of the ends of the piezoelectric elements, blocks, and waveguide links of the oscillatory system of the ultrasonic head is improved, since the so-called “sound-capillary effect” is realized - the liquid itself is transported (due to the activated molecular cohesion forces) to the inaccessible voids of the contact zone. In this case, the heat sink increased due to the thermal conductivity of the liquid (which is four orders of magnitude higher than that of gases) almost eliminates local overheating, dangerous cracking of the material of the piezoelectric element. This acts both in local zones of the actual contact area of the ends of the piezoelectric elements with each other, and in their contacts with the blocks or with the waveguide links of the oscillatory system of the ultrasonic head. In addition, the presence of immersion liquid, as is known, reduces the transient impedance, increases the acoustic power transmitted from the source, and, ultimately, the processing productivity.
Совместное применение проточного теплообменника, постепенно отводящего тепло, аккумулируемое в масляной бане, и быстродействующего масляного средства локального контактного теплоотвода от пьезоэлектрика через диэлектрическую жидкость приводит к исключению как локальных тепловых разрушений, так и общего перегрева материала пьезоэлектрических элементов головки при длительной ее эксплуатации, что дает технический результат, выражающийся в увеличении допустимой длительности непрерывной работы устройства.The combined use of a flow-through heat exchanger that gradually removes the heat accumulated in the oil bath and a fast-acting oil means of local contact heat removal from the piezoelectric through a dielectric fluid eliminates both local thermal damage and general overheating of the material of the piezoelectric head elements during long-term operation, which gives technical the result, expressed in an increase in the permissible duration of continuous operation of the device.
В таблице приведены результаты сравнительных испытаний устройств для ультразвуковой обработки резьбы на примере восстановления бывших в эксплуатации труб насосно-компрессорных с гладкими концами Г-73×5 Д ГОСТ Р 52203-2004. Испытания проводились при амплитуде ультразвуковых колебаний 5±2 мкм, частоте 18±2 кГц, что не исчерпывает возможных диапазонов параметров процесса.The table shows the results of comparative tests of devices for ultrasonic processing of threads by the example of the restoration of previously used tubing with smooth ends G-73 × 5 D GOST R 52203-2004. The tests were carried out with an amplitude of ultrasonic vibrations of 5 ± 2 μm, a frequency of 18 ± 2 kHz, which does not exhaust the possible ranges of process parameters.
За основу принят международно признанный критерий сравнения эффективности различных электрофизических технологий «удельная производительность на единицу мощности» - часовая производительность на единицу мощности.The basis is the internationally recognized criterion for comparing the effectiveness of various electrophysical technologies “specific productivity per unit of power” - hourly productivity per unit of power.
В контрольном примере 1 устройство содержит магнитострикционный преобразователь ПМС 15А-18 с последовательно присоединенным к нему собственным волноводом-концентратором (масса узла преобразователя 14 кг) и инструментом, на выходном четвертьволновом участке которого расположена резьба, ответная обрабатываемой.In control example 1, the device comprises a PMS 15A-18 magnetostrictive transducer with its own waveguide-concentrator sequentially connected to it (mass of the transducer assembly is 14 kg) and a tool, on the output quarter-wave section of which there is a thread that responds to the thread being processed.
В контрольном примере 2 устройство содержит проточную камеру принудительного охлаждения ультразвуковой головки, воздушно-охлаждаемый составной преобразователь (масса узла преобразователя около 1 кг) с одним пьезоэлектрическим элементом, выполненным в виде трубчатого цилиндра (Ф70; Ф50; Н60) из пьезокерамического материала ЦТС-19, с центральной армирующей шпилькой, стальной частотопонижающей накладкой на одном ее конце и непосредственно присоединенным к другому ее концу и к кольцевому торцу пьезоэлектрического элемента инструментом, на выходном четвертьволновом участке которого расположена резьба, ответная обрабатываемой. Инструмент одновременно выполняет функцию частотопонижающей накладки составного преобразователя.In control example 2, the device contains a flow chamber for forced cooling of the ultrasonic head, an air-cooled composite transducer (mass of the transducer assembly is about 1 kg) with one piezoelectric element made in the form of a tubular cylinder (Ф70; Ф50; Н60) made of PZT-19 piezoceramic material. with a central reinforcing pin, a steel frequency-reducing pad at one end and a tool directly attached to its other end and to the ring end of the piezoelectric element, the quarter-wave portion of which the thread is located that is reciprocal to the machined. The tool simultaneously performs the function of the frequency-reducing pad of the composite converter.
Частотопонижающее действие обеих накладок обеспечивает работу преобразователя на резонансной частоте, близкой к рабочей ультразвуковой частоте установки (18 кГц).Frequency-reducing action of both pads ensures the operation of the transducer at a resonant frequency close to the working ultrasonic frequency of the installation (18 kHz).
Контрольный пример 3 повторяет условия и оборудование контрольного примера 2, но пьезоэлектрический преобразователь снабжен кожухом, заполненным диэлектрической жидкостью (трансформаторным маслом) до уровня, покрывающего боковые поверхности пьезоэлектрического элемента. Кожух выполнен непроточным с прозрачным наливным патрубком как средством визуального контроля уровня жидкости.Test Example 3 repeats the conditions and equipment of Test Example 2, but the piezoelectric transducer is provided with a casing filled with dielectric fluid (transformer oil) to a level that covers the side surfaces of the piezoelectric element. The casing is made non-flowing with a transparent filling nozzle as a means of visual control of the liquid level.
Пример 4 (по предлагаемой полезной модели) повторяет контрольный пример 3, но при этом проточная камера принудительного охлаждения ультразвуковой головки расположена непосредственно на наружной стенке кожуха, выполнена в форме рубашки, коаксиальной ему, и снабжена патрубками для подключения к напорной и сливной магистралям системы водяного охлаждения ультразвуковой головки.Example 4 (according to the proposed utility model) repeats control example 3, but the flow chamber of forced cooling of the ultrasonic head is located directly on the outer wall of the casing, is made in the form of a shirt, coaxial to it, and is equipped with nozzles for connecting to the pressure and drain lines of the water cooling system ultrasonic heads.
Результаты исследования восстановленных резьбовых элементов показывают, что во всех 4-х примерах резьба после обработки соответствует нормативным значениям натяга по резьбовому и гладкому калибрам, а также достигается повышение микротвердости поверхности резьбы в 1,5-1,6 раза, что свидетельствует не только о восстановлении геометрии резьбы, но и о контактном упрочнении поверхностного слоя металла, в том числе, в результате образования наклепа.The results of the study of restored threaded elements show that in all 4 examples, the thread after processing corresponds to the standard values of the interference fit for the threaded and smooth gauges, and an increase in the microhardness of the thread surface by 1.5-1.6 times is achieved, which indicates not only restoration the geometry of the thread, but also about contact hardening of the surface layer of the metal, including as a result of the formation of hardening.
Энергоемкость обработки устройствами по контрольным примерам 2 и 3 значительно ниже, чем по контрольному примеру 1. Однако при этом устройства по контрольным примерам 1 и 2 имеют более низкую производительность, а устройство по контрольному примеру 2 и более низкую надежность.The energy intensity of processing by the devices according to control examples 2 and 3 is significantly lower than according to control example 1. However, the devices according to control examples 1 and 2 have lower performance, and the device according to control example 2 and lower reliability.
Точность обработки резьбы по примерам 2, 3 и 4 примерно одинакова и, в среднем, в соответствии со снижением дисперсии размеров на 20%, выше, чем в контрольном примере 1, поскольку массогабариты пьезоэлектрического преобразователя значительно ниже массогабаритов магнитострикционного преобразователя, что снижает момент инерции инструментальной головки и повышает точность самоориентирования инструмента по оси обрабатываемой резьбы.The accuracy of thread processing according to examples 2, 3 and 4 is approximately the same and, on average, in accordance with a 20% reduction in size dispersion, is higher than in control example 1, since the mass dimensions of the piezoelectric transducer are significantly lower than the mass dimensions of the magnetostrictive transducer, which reduces the moment of inertia of the instrumental heads and increases the accuracy of self-orientation of the tool along the axis of the machined thread.
Таким образом, результаты примеров 1-4 свидетельствуют о том, что устройство по примеру 4 позволяет значительно повысить производительность и эксплуатационную надежность работы устройства.Thus, the results of examples 1-4 indicate that the device of example 4 can significantly improve the performance and operational reliability of the device.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011109072/02U RU109429U1 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | DEVICE FOR ULTRASONIC THREAD TREATMENT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011109072/02U RU109429U1 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | DEVICE FOR ULTRASONIC THREAD TREATMENT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU109429U1 true RU109429U1 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44999389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011109072/02U RU109429U1 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | DEVICE FOR ULTRASONIC THREAD TREATMENT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU109429U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491535C1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-08-27 | Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" | Ultrasound immersion two-element converter |
| RU2821846C1 (en) * | 2024-04-11 | 2024-06-26 | Общество с ограниченной ответственностью "СпецмашСоник" | Ultrasonic piezoceramic transducer |
-
2011
- 2011-03-11 RU RU2011109072/02U patent/RU109429U1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491535C1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-08-27 | Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" | Ultrasound immersion two-element converter |
| RU2821846C1 (en) * | 2024-04-11 | 2024-06-26 | Общество с ограниченной ответственностью "СпецмашСоник" | Ultrasonic piezoceramic transducer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2785787C (en) | System and method for ultrasonically treating liquids in wells and corresponding use of said system | |
| CN202460959U (en) | Piezoelectric ceramic longitudinal ultrasonic scale preventing/removing device | |
| US3173034A (en) | Ultrasonic device | |
| CN105423130A (en) | Ultrasonic-electromagnetic combined action based viscosity-reducing and paraffin-control device for crude oil and viscosity-reducing and paraffin-control method of device | |
| CN109701857A (en) | Micro-Broadband Power Ultrasonic Transducer Adapting to Frequency Drift | |
| RU109429U1 (en) | DEVICE FOR ULTRASONIC THREAD TREATMENT | |
| CN103436685A (en) | Low-voltage high-current ultrasonic impact apparatus | |
| CN204854465U (en) | A ultrasonic wave descaling device for heat exchanger | |
| CN108704829A (en) | A kind of closed ultrasound wave vibrating bar | |
| RU109428U1 (en) | DEVICE FOR ULTRASONIC THREAD TREATMENT | |
| CN113102209B (en) | Giant magnetostrictive transducer and temperature control method thereof | |
| RU79478U1 (en) | DEVICE FOR STRENGTHENING AND RESTORING PIPE AND COUPLING THREAD | |
| CN208554908U (en) | A kind of closed ultrasound wave vibrating bar | |
| RU98848U1 (en) | DEVICE FOR REMOVING ICED SEDIMENTS FROM ELECTRIC TRANSMISSION WIRES | |
| CN107127133A (en) | A kind of transverse mode electromagnetic acoustic pipeline detection spiral wave guide energy converter | |
| Khmelev et al. | Practical investigations of the method for indirect control of acoustic load parameters | |
| CN103076821A (en) | In-situ sound energy control method for residual stress fields of elastic solids | |
| RU79479U1 (en) | DEVICE FOR STRENGTHENING AND RESTORING PIPE AND COUPLING THREAD | |
| RU73255U1 (en) | TOOL FOR ULTRASONIC THREAD PROCESSING | |
| CN203501896U (en) | High-power high-temperature water cooling type ultrasonic antiscaling and descaling instrument | |
| RU2006108038A (en) | METHOD FOR INCREASING OIL TRANSFER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| CN1359778A (en) | Piezoelectric-type ultrasonic impacter for improving fatigue performance of welded joint | |
| RU73637U1 (en) | ULTRASONIC WRENCH | |
| KR200249520Y1 (en) | The structure of magnetostrictive materal for a continuans ultrasonic wave | |
| CN202574582U (en) | Sea creature preventing system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD9K | Change of name of utility model owner | ||
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20190814 |
|
| PD9K | Change of name of utility model owner |