Обробляння ультразвуковим ударом: оцінка енергетики процесу

С. П. Ченакін, Б. М. Мордюк, Н. І. Хріпта, В. Ю. Малінін

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 27.04.2023; остаточний варіант - 25.05.2023. Завантажити: PDF

Проведено порівняльне дослідження енергетики процесу для двох схем навантаження, які використовуються в ультразвуковому ударному обробленні матеріялів, а саме, для: нормального ударного режиму з одним бияком і режиму ковзного/зсувного удару кількома бияками із низькочастотним зворотньо-поступальним рухом зразка. Експериментально виміряно максимальну кінетичну енергію (або швидкість) і частоту стохастичних коливань бияків для обох режимів навантаження за амплітуд коливання ультразвукового концентратора в діяпазоні від 16 мкм до 28 мкм. Відповідно, проведено оцінку ряду параметрів удару, таких як час удару, максимальна сила удару, максимальне ударне напруження, густина енергії та густина потужности, що акумулюються під час удару у зоні контакту, та загальні густини енергії й потужности, що передаються зразку (стопу ZrTiNb в даному випадку) за час ударного оброблення. Розглянуто варіяції цих ударних характеристик для обох режимів оброблення в залежності від амплітуди ультразвукового концентратора, кількости бияків в ударній голівці (у режимі ковзного удару), розмірів бияків і матеріялу зразка. Проаналізовано вплив амплітуди та частоти зворотньо-поступального руху утримувача зразка в режимі ковзного удару на загальну густину енергії, що акумулюється на поверхні зразка. Очікується, що оцінені параметри уможливлять зрозуміти зміни фізико-хемічних характеристик різних матеріялів, спричинені ударним обробленням.

Ключові слова: ультразвукове ударне оброблення, швидкість бияка, частота ударів бияка, енергетичні параметри удару, стоп ZrTiNb.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i09/1109.html

PACS: 06.60.Vz, 43.35.+d, 62.80.+f,, 81.65.-b, 81.70.Bt, 81.70.Cv, 83.85.Vb


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. J. Zhou, D. Retraint, Z. Sun, and P. Kanouté, Surf. Coat. Technol., 349: 556 (2018). Crossref
  2. C. Wang, C. Wang, L. Wang, Y. Lai, K. Li, and Y. Zhou, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 108: 505 (2020). Crossref
  3. P. Peyre, X. Scherpereel, L. Berthe, C. Carboni, R. Fabbro, G. Béranger, and C. Lemaitre, Mater. Sci. Eng. A, 280: 294 (2000). Crossref
  4. Z. D. Wang, G. F. Sun, Y. Lu, M. Z. Chen, K. D. Bi, and Z. H. Ni, Surf. Coat. Technol., 385: 125403 (2020). Crossref
  5. B. N. Mordyuk, Yu. V. Milman, M. O. Iefimov, G. I. Prokopenko, V. V. Silberschmidt, M. I. Danylenko, and A. V. Kotko, Surf. Coat. Technol., 202: 4875 (2008). Crossref
  6. A. Gill, A. Telang, S. R. Mannava, D. Qian, Y.-S. Pyoun, H. Soyama, and V. K. Vasudevan, Mater. Sci. Eng. A, 576: 346 (2013). Crossref
  7. E. Maleki, O. Unal, M. Guagliano, and S. Bagherifard, Mater. Sci. Eng. A, 810: 141029 (2021). Crossref
  8. D. A. Lesyk, H. Soyama, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, S. Martinez, N. I. Khripta, and A. Lamikiz, J. Mater. Eng. Perform., 28: 5307 (2019). Crossref
  9. H. Soyama, J. Mater. Process. Technol., 269: 65 (2019). Crossref
  10. R. Chen, H. Xue, and B. Li, Metals, 12: 642 (2022). Crossref
  11. H. L. Chan, H. H. Ruan, A. Y. Chen, and J. Lu, Acta Mater., 58: 5086 (2010). Crossref
  12. S. Kanou, O. Takakuwa, S. R. Mannava, D. Qian, V. K. Vasudevan, and H. Soyama, J. Mater. Process. Technol., 212: 1998 (2012). Crossref
  13. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Handbook of Mechanical Nanostructuring (Ed. M. Aliofkhazraei) (Wiley-VCH Verlag GmbH & Co: 2015), p. 417. Crossref
  14. M. A. Vasylyev, S. P. Chenakin, and L. F. Yatsenko, Acta Mater., 103: 761 (2016). Crossref
  15. M. A. Vasylyev, S. P. Chenakin, and L. F. Yatsenko, Acta Mater., 60: 6223 (2012). Crossref
  16. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, J. Sound Vibration, 308: 855 (2007). Crossref
  17. S. P. Chenakin, B. N. Mordyuk, and N. I. Khripta, Vacuum, 210: 111889 (2023). Crossref
  18. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, M. A. Vasylyev, and M. O. Iefimov, Mater. Sci. Eng. A, 458: 253 (2007). Crossref
  19. S. P. Chenakin, B. N. Mordyuk, and N. I. Khripta, Appl. Surf. Sci., 470: 44 (2019). Crossref
  20. S. P. Chenakin, V. S. Filatova, I. N. Makeeva, and M. A. Vasylyev, Appl. Surf. Sci., 408: 11 (2017). Crossref
  21. D. A. Lesyk, S. Martinez, V. V. Dzhemelinskyy, A. Lamikiz, B. N. Mordyuk, and G. I. Prokopenko, Surf. Coat. Technol., 278: 108 (2015). Crossref
  22. V. K. Manzhosov, Modeli Prodol’nogo Vozdeystviya [Models of Longitudinal Impact] (Ul’yanovsk: UlGT: 2006) (in Russian).
  23. C. Wang, R. Li, X. Bi, W. Yuan, J. Gu, J. Chen, M. Yan, and Z. Zhang, J. Mater. Res. Technol., 22: 853 (2023). Crossref
  24. B. N. Mordyuk, O. P. Karasevskaya, and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. A, 559: 453 (2013). Crossref