О неслышимых звуках

Звуковые колебания помогают освободить расплавленный металл от обычно присутствующего в нем воздуха. На рис. 46 показаны разрезы двух образцов сплава магния с алюминием. Левый слиток затвердел в обычных условиях, а правый — при озвучивании. Хорошо видны большие воздушные пузыри, возникшие в неозвученном слитке. Образец, который до затвердевания озвучивался в течение часа, отличается большей однородностью и отсутствием воздушных пузырей. Естественно, что механические свойства такого слитка гораздо выше, чем того, в котором имеются воздушные пузырьки.

Рис. 46. Обезгаживание[2] металлов при озвучивании

Технологи заметили, что если в расплавленный металл добавить сравнительно небольшое количество мелко раздробленных частиц другого металла, например свинца в алюминий, и дать затвердеть образовавшейся металлической эмульсии, то получается сплав с ценными технологическими свойствами. Подобную металлическую эмульсию можно получить или химическим способом, или при помощи ультразвукового дробления. На рис. 47 изображены разрезы двух образцов алюминия, в которые вкраплены мельчайшие зернышки свинца. Левый образец получен химическим способом, правый — при помощи ультразвукового дробления. Ясно видно, что с помощью ультразвука достигается гораздо более мелкое дробление свинца и более равномерное распределение его в алюминии. Иногда с помощью ультразвука достигается столь мелкое дробление свинца, что даже повторное плавление не вызывает разделения металлов.

Рис. 47. Диспергирование свинца в алюминии

В некоторых случаях озвучивание значительно ускоряет важные для металлургии процессы, дает возможность осуществить их при более низких температурах.

При медленном охлаждении предварительно нагретых образцов стали происходит изменение кристаллической структуры металла. В определенных условиях озвучивание нагретого, но твердого образца стали вызывает уменьшение среднего размера микрокристалликов и улучшение механических свойств металла. В других условиях, наоборот, наблюдается рост более крупных кристаллов. Выяснение природы действия ультразвука на процессы, происходящие в металлах, будет способствовать более широкому использованию его в металлургической промышленности для получения высококачественных металлов и сплавов и интенсификации металлургических процессов.,

Ультразвук помогает интенсифицировать производство

Ультразвуки обладают способностью ускорять, или, как говорят, интенсифицировать, многие важные для промышленности операции. На химических заводах сплошь и рядом приходится извлекать ценные вещества, растворенные в какой-либо жидкости. Иногда для этого жидкость смешивают с другой жидкостью, которая в ней не растворяется, но в которой растворяется извлекаемое вещество. Такой процесс называют экстракцией, он осуществляется в экстракционных колоннах, снабженных специальной насадкой или наполненных фарфоровыми кольцами.

Более легкую жидкость подводят к колонне снизу, более тяжелую — сверху. Проходя внутри колонны навстречу друг другу, жидкости хорошо перемешиваются, и растворенное вещество переходит из одной жидкости в другую. Чем труднее экстрагируется вещество, тем дольше должны жидкости находиться в соприкосновении друг с другом и тем выше должна быть колонна. Оказалось, что если заставить колонну совершать колебания, скорость экстракции значительно возрастет. Колебания колонны и наполняющей ее жидкости настолько ускоряют экстракцию, что высота колонны, необходимая для практически полного извлечения вещества, сокращается почти в три раза.

Еще эффективнее действуют ультразвуки в тех случаях, когда приходится извлекать ценные вещества, содержащиеся в клетках организмов животных и растений. С их помощью удается увеличить извлечение ценных белковых веществ из клеток дрожжей, ускорить выделение активных ферментов. Это свойство ультразвуков уже нашло себе практическое применение в пивоварении. Озвучивание горячей смеси, в которую добавлен хмель, позволяет, как утверждают работники предприятий, производящих пиво, сэкономить до 40 процентов хмеля в результате более полного извлечения из него ценных для пивоварения веществ.

Большие возможности для использования ускоряющего действия ультразвуков открываются в кожевенной промышленности. Прежде чем превратиться в красивые туфли или ботинки, шкура животного должна пройти сложную обработку: ее моют водой и щелочами, с нее удаляются волосы, кожу дубят, окрашивают и т. д. Как правило, большинство этих процессов протекает очень медленно. Ультразвуки могут их ускорять во много раз. Так, например, опытное дубление образца кожи, которое производилось при одновременном действии ультразвука, потребовало всего 18 часов, в то время как на контрольном образце, который не озвучивался, процесс закончился только через 114 часов. Озвучивание обеспечивает равномерную обработку всего образца. Можно предполагать, что ультразвуковые колебания будут ускорять и другие процессы кожевенного производства.