OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 1 2026 13 TECHNOLOGY шение вязкости приводит к сужению зоны эрозионных повреждений. Картины эрозионных повреждений дисперсных систем с вязкостями 1 и 10 мПа ∙ с отличаются наличием значительной площади с точечными повреждениями, являющимися следствием схлопывания кавитационных пузырьков вблизи частиц дисперсной фазы, распределенной по обрабатываемому объему. При этом для воды на высокоамплитудных режимах обработки увеличивается количество и площадь повреждений, а для η = 10 мПа ∙ с уменьшается количество повреждений под излучателем с увеличением площади точечных повреждений. Для дисперсных систем с вязкостями от 102 мПа ∙ с картина повреждений определяется суммарным действием сферообразных кавитационных областей. Увеличивается ширина зоны повреждений под излучателем, а при удалении от торца излучателя зона повреждения представляет собой следы воздействия кавитационных струек (тяжей), возникающих при схлопывании пузырьков на границе сфер, эффект от которых увеличивается за счет наличия в среде частиц дисперсной фазы. В результате анализа размеров картин эрозионных повреждений для дисперсных систем установлено, что на высокоамплитудных режимах обработки высота зоны кавитационно-эрозионной активности составляет от 20 до 50 мм, а ширина – от 20 до 38 мм. Важно, что наибольшая площадь повреждений достигается при наименьшей скорости потока. При этом очевидно, что акустико-технологические параметры ультразвуковой обработки должны обеспечивать высокую кавитационноэрозионную активность для диспергирования твердых частиц и их агломератов, а также интенсивность акустических потоков, достаточную для равномерного перемешивания компонентов дисперсной системы. Рассмотрим далее особенности выбора режима обработки. Анализ факторов, влияющих на выбор режима ультразвуковой обработки дисперсных систем Рассмотрим пример ультразвукового воздействия с амплитудой колебаний ξm = 15 мкм на агломерат частиц графита в смеси вязкостью 102 мПа ∙ с. Механизмы диспергирования агломератов твердых частиц в жидкой среде В зависимости от размера агломерата можно наблюдать два варианта его разрушения. Первый вариант возникает в случае, когда агломерат диаметром 3 мм под действием акустического потока сразу отрывается от дна емкости и переносится в зону под излучателем, что проиллюстрировано на рис. 6. Рис. 6. Разрушение агломерата дисперсных частиц при схлопывании кавитационного кластера Fig. 6. Destruction of a dispersed particle agglomerate during the collapse of a cavitation cluster На кадре 0 мс показан момент, предшествующий разрушению агломерата. Через 3,2 мс на его поверхности начинают активно скапливаться пузырьки, образуя кавитационный кластер, который после нескольких периодов пульсации частично схлопывается, что видно на кадре 6,4 мс: агломерат вместе с кластером разделяется на две части, движущиеся под действием возникшей ударной волны в противоположных направлениях (9,6…12,8 мс). Далее на 12,8 мс неустойчивые агломераты под влиянием колебаний кластеров начинают разделяться на более мелкие. На 16 мс происходит схлопывание нижнего кластера, а на 19,2 мс – верхнего, что приводит к полному разрушению агломератов частиц. Затем диспергированные частицы уносятся акустическим потоком. Второй вариант разрушения агломерата можно наблюдать при увеличении его размера и соответственно массы (рис. 7). В этом случае процесс разрушения занимает большее количество времени и происходит в две стадии. После включения ультразвука (кадр
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1