ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 6 ТЕХНОЛОГИЯ Особенности ультразвуковой обработки жидких сред и дисперсных систем различной вязкости Сергей Сундуков * Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64, г. Москва, 125319, Россия https://orcid.org/0000-0003-4393-4471, sergey-lefmo@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2026 Том 28 № 1 с. 6–28 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2026-28.1-6-28 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 534-8 + 621.9.048.6 История статьи: Поступила: 13 ноября 2025 Рецензирование: 01 декабря 2025 Принята к печати: 17 декабря 2025 Доступно онлайн: 15 марта 2026 Ключевые слова: Ультразвук Кавитация Акустические потоки Дисперсные системы Вязкость Обработка Финансирование Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-29-00013, https://rscf.ru/ project/25-29-00013/. АННОТАЦИЯ Введение. Дисперсные системы типа «твердые частицы в жидкой среде» имеют широкое распространение в машиностроении и применяются в технологических процессах получения соединений из металлических деталей, обеспечения качества поверхностного слоя, нанесения функциональных и защитных покрытий. Независимо от материала дисперсных частиц и матрицы основным требованием к рассматриваемым системам является однородность размеров дисперсной фазы и равномерность распределения в жидкой среде. В этом случае эффективным способом воздействия служит ультразвуковая обработка, которая позволяет за счет схлопывания кавитационных пузырьков диспергировать крупные образования или агломераты частиц при одновременном перемешивании компонентов акустическими потоками. Несмотря на наличие определенных достижений по отдельным системам, в настоящее время отсутствуют исследования, направленные на установление взаимосвязи свойств жидкой среды и дисперсной фазы с параметрами режима ультразвуковой обработки, которые определяют кавитационно-эрозионную активность и интенсивность акустических потоков. Цель работы: исследование влияния параметров ультразвуковой обработки жидких сред и дисперсных систем различной вязкости, направленное на установление взаимосвязи свойств обрабатываемой среды, режимов обработки, кавитационно-эрозионной активности и характера акустических течений. В работе исследованы модельные дисперсные системы вязкостью от 1 до 1395 мПа ∙ с, полученные на основе смеси глицерина с водой различной концентрации с добавлением алмазной пыли и графитового порошка. Методика исследований. Для ультразвуковой обработки применялась стержневая магнитострикционная колебательная система с излучателем из сплава ВТ-3 и диаметром 30 мм. Для определения кавитационно-эрозионной активности использовались тест-объекты из алюминиевой фольги. Для сравнения кавитационных областей под торцом излучателя и определения начальной скорости акустического потока осуществлялась высокоскоростная съемка со скоростью 1212 кадров в секунду. При исследовании динамики распространения потока по всему обрабатываемому объему применялась съемка со скоростью 25 кадров в секунду. Результаты и обсуждение. Повышение вязкости жидкой среды и наличие в ней дисперсных частиц приводит к изменению кавитационной зоны под торцом излучателя, что, в свою очередь, изменяет условия образования акустического потока, который при обработке дисперсных систем образуется при меньших амплитудах ультразвуковых колебаний, чем в жидкостях. Начальные скорости акустических потоков для жидкостей и дисперсных систем различной вязкости находятся в диапазоне от 0,050 до 0,565 м/с. Из-за повышения поглощающей способности среды и роста потерь на поддержание кавитации начальная скорость для дисперсных систем ниже, чем для жидкостей, а при повышении амплитуды колебаний разница между значениями увеличивается. Картины эрозионных повреждений дисперсных систем отличаются наличием значительной площади с точечными повреждениями, являющимися следствием схлопывания кавитационных пузырьков вблизи частиц дисперсной фазы, распределенной по обрабатываемому объему. Высота зоны кавитационно-эрозионной активности составляет от 20 до 50 мм, при этом наибольшая площадь повреждений достигается при наименьшей скорости потока. Таким образом, режим обработки должен обеспечивать минимальную скорость потока, создающего силу, необходимую для подъема частиц и их агломератов со дна емкости, и при этом иметь высокую кавитационноэрозионную активность, что обусловливает ограничение объема обрабатываемой дисперсной системы. Исследования динамики распространения акустического потока позволили установить закономерности движения потока и определить зависимости снижения его скорости при удалении от торца излучателя. Для цитирования: Сундуков С.К. Особенности ультразвуковой обработки жидких сред и дисперсных систем различной вязкости // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2026. – Т. 28, № 1. – С. 6–28. – DOI:10.17212/1994-6309-202628.1-6-28. ______ *Адрес для переписки Сундуков Сергей Константинович, к.т.н., доцент Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64, 125319, г. Москва, Россия Тел.: +7 926 369-19-70, e-mail: sergey-lefmo@yandex.ru Введение Дисперсные системы различного типа имеют огромную значимость в технологических процессах при производстве, ремонте и эксплуатации изделий машиностроения [1, 2]. От свойств дисперсной системы во многом зависит качество изделий в целом [3, 4].
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1