Ultraljudsbehandling

Ultraljudsstötbehandling ( UIT ) är en metallurgisk bearbetningsteknik, liknande arbetshärdning , där ultraljudsenergi appliceras på ett metallföremål. Denna teknik är en del av HFMI-processerna (High Frequency Mechanical Impact). Andra akronymer är också likvärdiga: Ultrasonic Needle Peening (UNP), Ultrasonic Peening (UP). Ultraljudsbehandling kan resultera i kontrollerad kvarvarande tryckspänning , kornförfining och kornstorleksminskning . Låg- och högcykelutmattning förstärks och har dokumenterats ge ökningar upp till tio gånger större än icke-UIT-prover .

Teori

I UIT produceras ultraljudsvågor av en elektromekanisk ultraljudsgivare och appliceras på ett arbetsstycke. En akustiskt avstämd resonatorstång får den att vibrera genom att den aktiveras med en magnetostriktiv eller piezoelektrisk ultraljudsgivare. Energin som genereras från dessa högfrekventa impulser överförs till den behandlade ytan genom kontakt med specialdesignade stålstift . Dessa överföringsstift är fria att röra sig axiellt mellan resonanskroppen och den behandlade ytan.

När verktyget, som består av ultraljudsgivaren, stift och andra komponenter, kommer i kontakt med arbetsstycket kopplas det akustiskt till arbetsstycket, vilket skapar harmonisk resonans . Denna harmoniska resonans utförs vid en noggrant kalibrerad frekvens , som metaller svarar mycket gynnsamt på, vilket resulterar i kompressiv restspänning, avspänning och förbättring av kornstrukturen.

Beroende på de önskade effekterna av behandlingen tillämpas en kombination av olika frekvenser och förskjutningsamplitud. Beroende på verktyget och originalutrustningstillverkaren sträcker sig dessa frekvenser mellan 15 och 55 kHz , med förskjutningsamplituden för resonanskroppen på mellan 20 och 80 μm (0,00079 och 0,00315 tum).

Ansökan

UIT är mycket kontrollerbar. Genom att införliva en programmerbar logisk styrenhet (PLC) eller en digital ultraljudsgenerator, är frekvensen och amplituden för UIT lätt att ställa in och underhålla, vilket tar bort en betydande del av operatörsberoendet. UIT kan också styras mekaniskt, vilket ger repeterbarhet av resultat från en applikation till nästa. Exempel på mekanisk styrning som används med UIT inkluderar:

Med dessa typer av kontrollerade applikationer är ytfinishen på arbetsstycket mycket kontrollerbar.

För många applikationer används UIT mest effektivt för hand. UIT-systemets höga portabilitet möjliggör resor till svåra platser och svåråtkomliga platser. Flexibiliteten som underlättas av variationer i verktygskonfigurationen (t.ex. vinkel-penning-huvud) säkerställer att åtkomst till mycket snäva platser är möjlig.

UIT:s effektivitet har illustrerats på bland annat följande metaller:

Historia

UIT utvecklades ursprungligen 1972 och har sedan dess fulländats av ett team ryska forskare under ledning av Dr. Efim Statnikov. Ursprungligen utvecklad och använd för att förbättra utmattnings- och korrosionsegenskaperna hos fartygs- och ubåtsstrukturer, UIT har använts inom flyg-, gruvdrift, offshore-borrning, skeppsbyggnad, infrastruktur, fordon, energiproduktion och andra industrier. Olika industriella lösningar finns nuförtiden och kommersialiseras av ett begränsat antal originalutrustningstillverkare över hela världen.

Praktiska tillämpningar

UIT möjliggör livslängd för stålbroar. Denna teknik har använts i många amerikanska stater såväl som andra nationer. Resultatet är en kraftigt reducerad kostnad för infrastruktur. UIT har certifierats för denna användning av AASHTO .

Användningen av UIT på draglinor och annan tung utrustning inom gruvindustrin har resulterat i ökad produktion och minskat stillestånds- och underhållskostnader.

UIT används på drivaxlar och vevaxlar i ett antal industrier. Resultaten visar att UIT ökar axelns livslängd med över en faktor 3.

US Navy använder UIT för att ta itu med spruckna områden i vissa aluminiumdäck. Utan UIT resulterade sprickreparationer i nästan omedelbar återsprickning. Med UIT har reparationer visat sig hålla i över åtta månader utan sprickor.

Se även

Vidare läsning

  • Fisher, JW, E.Sh. Statnikov, L. Tehini, Fatigue Strength Enhancement by Means of Weld Design Change and Application of Ultrasonic Impact treatment, Proc. från Intl. Symp. On Steel Bridges, Chicago (2001).
  • Haagensen, PJ, Weld Improvement Methods – Applications and Implementations in Design Codes, inbjudna papper vid Conference on Fatigue of Welded Structures, Senlis, Paris, Frankrike, 12–14 juni 1996.
  • Prokopenko, GI, TA Lyatun, Study of Surface Hardening Conditions by Means of Ultrasound, i: Physics and Chemistry of Material Processing, nr 3, s 91, 1977.
  • Blaha, F., B.Langenecker.“Dehnung von Zink-Kristallen unter Ultraschalleinwirkung”, Zeitschrift die Naturwissenschaften, 20, 556, 1955.
  • Konovalov, EG, VM Drozdov, MD Tyavlovski, Dynamic Strength of Metals (på ryska), Nauka i Tekhnika, Minsk, 1969.
  • Kazantsev, VF, Basic Physics of Ultrasonic Action on Solid Body Processing (på ryska). Doktorsavhandling, AKIN, Moskva, 1980, s. 12–44.
  • Statnikov, ES, Utveckling och studie av ultraljudsenheter för specifika ändamål, avhandling, akademiker NN Andreyev Acoustic Institute, USSR:s vetenskapsakademi, 1982.
  • Severdenko, VP, EG Konovalov, E.Sh. Statnikov et al., Study of Mechanical Properties of New Materials under Ultrasonic Oscillations, Report # 21-971, FTI Acad. Nauk från BSSR, Minsk (1966).
  • Statnikov, E.Sh., Activation of Deformation Process under Ultrasonic Effect,. Vetenskaplig och teknisk konferens "XXX Lomonosov Readings", Sevmashvtuz, Severodvinsk (2001).

IIW PUBLIKATIONER:

  • Öka utmattningshållfastheten hos svetsfogar vid cyklisk kompression. 47:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1569-94, Peking, 1994. Y. Kudryavtzev, VI Tryufyakov, PP Mikheev, ES Statnikov.
  • Förbättring av utmattningshållfastheten hos svetsfog (i höghållfasta stål och aluminiumlegeringar) med hjälp av ultraljudshammare. 48:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1594-95, Stockholm, 1995. JJ Janosch, H. Koneczny, S. Debiez, ES Statnikov, VI Tryufyakov, PP Mikheev.
  • Ultraljudsstötbehandling av svetsfogar. 48:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1609-95, Stockholm, 1995. VI Trufyakov, PP Mikheev, Yu. Kudryavtzev, ES Statnikov.
  • Specifikation för förbättring av svetstån med hjälp av ultraljudsstötbehandling. 49:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1617-96, Budapest, 1996. ES Statnikov, VI Trufyakov, PP Mikheev Yu. Kudryavtzev.
  • Ultrasonic Impact Treatment (UIT) av svetsfogar. 49:e årsmötet för International Institute of Welding, Budapest, 1996., ES Statnikov.
  • Tillämpningar av Operational Ultrasonic Impact Treatment (UIT)-teknik vid tillverkning av svetsfogar. 50:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1667-97, San-Francisco, 1997. ES Statnikov.
  • Jämförelse av effektivitet och bearbetbarhet för eftersvetsdeformationsmetoder för att öka utmattningshållfastheten hos svetsfogar. 50:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1668-97, San-Francisco, 1997. ES Statnikov.
  • Effektiviteten av Ultrasonic Impact Treatment (UIT) för att förbättra utmattningshållfastheten hos svetsfogar. 51:a årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1745-98, Hamburg, 1998. VI Troufyakov, ES Statnikov, PP Mikheev, AZ Kuzmenko.
  • Inledande utmattningstester på svetsfogar i höghållfast stål och aluminium behandlade med olika förbättringsmetoder, inklusive ultraljudsslagbehandling (UIT). 51:a årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1748-98, Hamburg, 1998. PJ Haagensen, ES Statnikov, L. Lopez-Martinez.
  • Reparation av utmattningssprickor. Arbetsgrupp 5. 51:a årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-WG5-18-98, Hamburg, 1998. ES Statnikov, L. Kelner, J. Baker, H. Croft, VI Dvoretsky, VO Muktepavel.
  • Guide för tillämpning av ultraljudsstötbehandling som förbättrar utmattningslivslängden hos svetsade strukturer. 52:a årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-1757-99, Lissabon, 1999. ES Statnikov.
  • Jämförelse av Ultrasonic Impact Treatment (UIT) och andra metoder för förbättring av trötthetsliv. 53:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW-dok. XIII-1817-00, Florens, 2000. ES Statnikov, VO Muktepavel, A. Blomqvist.
  • Fallstudie av reparation av utmattningssvetsade strukturer. Arbetsgrupp 5. 54:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-WG5-1873-01, Slovenien, 2001. ES Statnikov, L. Tehini.
  • Förbättring av utmattningsstyrka hos brobalkar genom ultraljudseffektbehandling (UIT). 55:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc.XIII-1916-02, Köpenhamn, 2002. JW Fisher, ES Statnikov, L. Tehini.
  • Jämförelse av förbättringen av korrosionsutmattningshållfastheten hos svetsreparerade marina Cu 3-kvalitets bronspropellrar genom Ultrasonic Impact Treatment (UIT) eller Heat Treatment. 56:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW. Dok. XIII-1964-03, Bukarest, 2003. ES Statnikov, VO Muktepavel, VN Vityazev, VI Trufyakov, VS Kovalchuk, P. Haagensen.
  • Effekten av ultraljudslagbehandling på utmattningsbeteendet hos svetsfogar i höghållfast stål. 56:e årliga församlingen för International Institute of Welding, IIW-Doc. XIII-1976-03, Bukarest, 2003. André Galtier, ES Statnikov.
  • Utmattningshållfastheten hos en längsgående infästning förbättrad med ultraljudsbehandling. 56:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW. Doc.XIII-1990-03, Bukarest, 2003. Veli-Matti Lihavainen, Gary Marquis, ES Statnikov.
  • Fysik och mekanism för ultraljudseffektbehandling. 57:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2004-04, Osaka, 2004, ES Statnikov.
  • Jämförelse av effektiviteten för 27, 36 och 44 kHz UIT-verktyg. 57:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2005, Osaka, 2004. ES Statnikov, VN Vityazev, OV Korolkov.
  • Förbättring av kvalitet och tillförlitlighet hos strukturer med hjälp av UIT Esonix. 58:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2049-05, Prag, 2005. ES Statnikov.
  • Ultrasonic Impact Treatment kontra Ultrasonic Peening. 58:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2050-05. Prag, 2005. ES Statnikov.
  • Fysik och mekanism för ultraljudspåverkan. 59:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2096-06, Quebec, 2006. E .S. Statnikov, OV Korolkov, VNVityazev.
  • Om bedömningen av ultraljudseffektbehandlingens effekt på trötthet (diskussion av några experimentella resultat). 59:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2097-06, Quebec, 2006. ES Statnikov, VY Korostel.
  • Utveckling av Esonix Ultrasonic Impact Treatment-tekniker. 59:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2098-06, Quebec, 2006. ES Statnikov, VY Korostel, N.Vekshin, G. Marquis.
  • Förbättring av trötthetsstyrka hos tunna prover av rostfritt stål från UIT. 59:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2104-06, Quebec, 2006. L Huhtala, VM Lihavainen, G Marquis, ES Statnikov, VY Korostel, SJ Maddox.
  • Om användningen av ultraljud för att påskynda utmattningstestning. 59:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2106-06, Quebec, 2006. ES Statnikov, VY Korostel.
  • UIT-ansökan om vinkelförvrängningskompensation i svetsade T-fogar. 59:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2107-06, Quebec, 2006. ES Statnikov, VY Korostel, W. Fricke.
  • På Identifiera i UIT Förberedelse för jämförande testning och fälttillämpning. 60:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2180-07, Dubrovnik, 2007. ES Statnikov, VY Korostel, AD Manelik.
  • Användning av ultraljud för att påskynda utmattningstestning under bedömning av UIT-effektiviteten. 60:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. XIII-2182-07, Dubrovnik, 2007. ES Statnikov, VY Korostel.
  • UIT-applikation för vinkelförvrängningskompensation i svetsade T-fogar. 60:e årsmötet för International Institute of Welding. IIW Doc. X-1603-07, Dubrovnik, 2007. ES Statnikov, Wolfgang Fricke.
  • Uppfinna Ultrasonic Impact Technology och dess industripåverkan. 63:e årliga församlingen för International Institute of Welding, IIW Doc. XIII-2320-10, Istanbul, 2010. L. Kelner, D. Sharman.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ultrasonic_impact_treatment&oldid=1144960573 "