3 / 10
Рис. 3. Схема получения вибра-
ционной (ультразвуковой) кавита-
ции
от расхода жидкости в кавитаторе и
размеров образца, при этом рекомен-
дуемая скорость течения жидкости не
менее 40 м/с) [7].
Обычно такой метод применяют
для разрушения специальных легко-
разрушаемых покрытий (например,
лаковых или на основе полимеров) и
определения таким образом зоны пре-
имущественного разрушения. Возможен также вариант с установкой
на базе кавитирующего в естественных условиях насоса (например,
на подконтрольной эксплуатации), но он затруднен сложностью изго-
товления проточных частей из различных испытываемых материалов
и невозможностью обеспечить на объекте стабильный и контролируе-
мый режим работы насоса.
Второй метод разрушения подразумевает использование гидро-
струйной установки (например, на базе станка для гидроабразивной
резки) и вращающегося с высокой скоростью образца [5, 7]. В этом
случае время, требуемое для эрозии, снижается примерно на 2 по-
рядка по сравнению с первым методом. Однако здесь не достигается
равномерное разрушение образца, физика процесса далека от реаль-
ной кавитации, поэтому необходимо сложное оборудование.
Третий метод, применяемый в настоящей работе — это метод ви-
брационной (ультразвуковой) кавитации, согласно которому находя-
щемуся в жидкости образцу сообщаются высокочастотные порядка
20 кГц (ультразвуковые) колебания вдоль вертикальной оси. При этом
на нижней горизонтальной поверхности образца возникает ультразву-
ковая кавитация, приводящая к кавитационной эрозии.
Наличие показанной на рис. 3 наковальни не является обязатель-
ным, как указано в работе [8]. Ультразвуковая кавитация возникает на
нижнем торце образца вне зависимости от наличия наковальни, одна-
ко возможно разрушение как прямое (на нижнем торце излучателя),
так и косвенное — на наковальне.
Соотношение времени кавитационной эрозии образца (что выра-
жается скоростью уноса материала с поверхности образца) и гидро-
динамической, ударной или ультразвуковой кавитацией может быть
найдено только экспериментально, однако в работах [5, 9, 10] при-
водятся данные, что эта зависимость линейная как для соотношения
между ударной и гидродинамической кавитациями (рис. 4), так и для
соотношения между ударной и вибрационной (ультразвуковой) кави-
тациями (рис. 5).
В настоящей работе была применена ультразвуковая (вибрацион-
ная) схема получения кавитационной эрозии — наиболее удобная для
130 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 2