Белорусские ученые под руководством академика
Академии наук БССР Е. Г. Коновалова обнаружили ультразвуковой
капиллярный эффект.
Образно говоря, открытие было сделано "на кончике резца". Ученые
исследовали механизм действия смазочно-охлаждающей жидкости при резании
металла. Если такой жидкостью поливать резец, то намного повышается
чистота обработанной поверхности и стойкость инструмента. Между резцом и
деталью возникает давление до 20-22 кгс/см 2, а жидкость проникает туда
под давлением, близким к атмосферному. Какая же сила проталкивает
жидкость в область столь высокого давления?
Многочисленные исследования показали, что резец, снимая стружку,
колеблется с ультразвуковой частотой (до 22 000 герц). Он работает и как
генератор ультразвука, и как объект, воспринимающий эти колебания.
Ультразвуковое поле оказалось как раз той силой, которая проталкивает
жидкость в зазор между резцом и деталью.
Для более наглядного объяснения капиллярного эффекта проделали два
простейших опыта. Первый: в дно сосуда с жидкостью встроили
ультразвуковой излучатель. Тончайшую трубочку-капилляр опустили в
жидкость, уровень в ней установился на определенной высоте. Когда
включили ультразвуковой генератор, жидкость в трубочке поднялась на
десятки сантиметров. Ни при каких других условиях такая высота и такая
скорость подъема просто невозможны. При втором опыте подкрасили воду в
трубочке. Четко обозначились узлы и разрежения стоячей волны. Было
видно, что ультразвук как бы сжимает отдельные порции жидкости и
подталкивает их вверх, порция за порцией пока работает источник
ультразвука.
Ультразвуковой капиллярный эффект "проливает" свет на явление,
казавшееся до сих пор загадочным. На острове Ява на склонах вулканов
растет цветок королевекая примула. Местные жители называют его "цветком
землетрясений", потому что он расцветает всегда накануне извержения
вулкана. Цветок этот никогда не ошибается. Яванцы знают: если цветок в
неурочное время выбросил бутоны - жди беды. В чем здесь дело? Перед
мощными подземными толчками и началом извержения вулкана возникают
слабые колебания самых различных частот, в том числе и ультразвуковые.
Они-то и ускоряв ют движение питательных соков по капиллярам растения,
интенсифицируют процесс обмена веществ, и цветок распускается.
Капилляры - это не только лабораторные трубочки минимального сечения.
Они есть всюду - в почве, внутри любого кирпича, камня, в некоторых
металлических и в металлокерамических изделиях, в тканях, бумаге. Каждое
дерево - сплошные капилляры. Они внутри нас их там в общей
сложности около 100 тысяч километров.!
Стало быть, у открытого белорусскими учеными ультразвукового
капиллярного эффекта есть широчайшее поле практического применения - в
технике, биологии, медицине, пищевой промышленности и т. д. Тут и
склеивание в ванне металлических изделий жидким клеем, и пропитка
различных материалов составами, повышающими прочность и долговечность
изделий, и изготовление консервов, соление и квашение овощей, и
выращивание растений методом гидропоники, и изготовление
радиотехнических и металлокерамических деталей... и даже введение
лекарственных препаратов с помощью ультразвукового (и потому
безболезненного) "укола".
С помощью ультразвука пропитывают маслом железографитные детали. По
сравнению с обычной и вакуумной пропиткой время процесса сократилось
соответственyо в 15-20 и 6-10 раз.
Ультразвуковой пропиткой можно обрабатывать рубероид, шпалы, шахтные
канаты, асбоцементные плиты, текстолит, гетинакс, алюминиевое литье.
Этим методом можно производить промасливание и трансформаторов. Имеется
возможность пропитки пористых материалов даже расплавленными металлами,
в результате чего, например, упрощается процесс заполнения припоем
мельчайших отверстий при изготовлении герметических приборов и
установок.
Есть определенная выгода во внедрении ультразвукового капиллярного
эффекта в сложный и трудоемкий роцесс изготовления кабеля с джутовой
прокладкой юд его броню. Если бобины джута поместить в ванну с
пропиточным составом, который затем подвергнуть воздействию
ультразвуковых колебаний, то он будет "вгоняться" в волокна (капилляры)
джута. Время пропитки сократится в десятки раз.
Этот метод использовали и для пропитки электротехнических изделий, а
также для герметизации литых пористых деталей и достигли при этом
существенного технологического и экономического эффекта.
Процесс ультразвуковой пропитки хорошо поддается механизации с
использованием ультразвуковых ванн УЗВП-З, УЗВП-ЗА и установки
конвеерного типа УЗВП-4 для интенсификации пропитки обмоток, катушек,
трансформаторов, роторов, статоров и других электромеханических деталей.
Чтобы наполнить (пропитать) древесину модифицированными смолами, тоже
применили ультразвуковую установку. Из торца заготовки вакуумное
устройство отсасывает влагу и создает разряжение в порах древесины. В
противоположный торец с помощью ультразвука под давлением нагнетается
смола, которая сравнительно быстро наполняет заготовку вдоль волокон.
Такая установка эффективна в деревообработке и фанерном производстве для
декоративной древесины различными красителями. Так же пропитывают
пластифицированную древесину, которая заменяет бронзу при изготовлении
вкладышей подшипников.
В Украинском научно-исследовательском институте полиграфической
промышленности ультразвуковой капиллярный эффект использовали для
повышения эффективности операции склеивания в брошюровочно-переплетном
производстве. Операции склеивания занимают значительное место в
технологических процессах обработки печатной продукции. Они обеспечивают
соединение отдельных детален, образуют несущие покрытия (заклейка
корешков книжных блоков, бесшвейное скрепление и т. д), что во многом
предопределяет качество готово^ книги. Новый метод позволяет расширить
ассортимент синтетических материалов, пригодных для отделочнопереплетных работ.
При склеивании жидкими клеями ультразвук активизирует проникание
раствора клея в поры материала Особенно высокий эффект достигается,
когда применяются термопластичные клеи, а также материалы с
предварительно нанесенными на них полимерными пленками Ультразвуковое
склеивание обеспечивает достижение высокой прочности и в то же время
позволяет ускорить весь технологический цикл, поскольку становится не"
нужной операция сушки и не надо заботиться о том, что* бы не
повреждались склеиваемые материалы. При беся швейном (клеевом)
скреплении книжных блоков ультразвуковая обработка создает благоприятные
условия для впитывания клея в поры бумаги, повышает прочность связи на
границе "клеевая пленка - бумага"* С помощью ультразвука возможно и
бесклеевое соединение материалов, обладающих необходимыми для этого!
свойствами.
"Звук, ультразвук, инфразвук" автор: И.Г. Хорбченко, Издательство
"Знание" Москва 1986 год.
