УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГИДРОРЕЗ

Полезная модель относится к области обработки материалов, а именно к устройству обработки материалов резанием при помощи струи воды.
Из уровня техники известны различные устройства обработки материалов резанием при помощи струи воды (Степанов В.Г. и др. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов, М., Машиностроение, 1975, с.224-236.
Технический результат, достигаемый устройством, заключается в обеспечении импульсного локализованного воздействия высокого давления, повторяющегося не менее чем с ультразвуковой частотой, на материал обрабатываемой заготовки.
Достижение технического результата обеспечивается за счет подключения участка потока воды подаваемой на заготовку, в цепь электрического резонансного контура. Переменный электрический ток резонансного контура, согласно пинч-эффекту, вызывает периодически повторяющееся давление на ось потока воды, дальнейшее распространение которого вдоль оси потока, обеспечивает периодическое ударное воздействие на обрабатываемую заготовку.
Устройство содержит направляющую головку 1, подающую струю воды 2 к обрабатываемой заготовке 3, через канал подачи воды 4, снабженный двумя электродами 5, подключенными в цепь электрического резонансного контура 6, работающего от инвертора 7. Также, устройство может быть снабжено зумпфом 8, предназначенным для гашения обратной волны давления.
На фиг.1 представлена схема устройства.
Во время работы, поток воды, проходящий через направляющую головку, замыкает цепь резонансного контура, амплитудное значение силы тока которого, достигает большой величины, порядка нескольких сотен ампер, что обеспечивает высокое значение, повторяющегося давления на ось потока. Максимальное давление на ось потока может быть посчитано как давление на ось канала электрического тока при линч-эффекте:
где W - значение максимального давления линч-эффекта;
µ - магнитная проницаемость воды ≈1;
I - амплитудное значение силы тока;
π≈3,141592;
r - радиус канала между электродами направляющей головки.
При амплитудном значении тока в резонансном контуре 400А и радиусе канала 10 мм, максимальное значение давление на ось канала составит 40,5 МПа. Давление на ось канала воды распространяется вдоль оси потока и воздействует через режущую часть струи на обрабатываемую заготовку, что обеспечивает разрушение материала заготовки в точке контакта со струей воды.
Кроме того, цикличное изменение давления в области оси участка потока, подключенного к резонансному контуру, позволяет использовать вещества и соединения, имеющие переменную растворимость в воде и уменьшающуюся при повышении давления, с целью образования абразивных частиц нанодисперсного размера непосредственно в канале воды, что повысит эффективность резания. При обеспечении достаточно высоких значений силы тока, а соответственно давления на ось потока, в качестве абразивных частиц могут выступать выделяющиеся из жидкой фазы частицы льда.
Таким образом, описанное устройство обеспечивает локализованное воздействие повторяющегося с ультразвуковой частотой высокого давления на материал заготовки, что позволяет использовать его для обработки материалов резанием при помощи струи воды.