UA94051U

UA94051U - ULTRASONIC HAND TOOL FOR DEFORMATION STRENGTH AND RELAXATION METAL

Info

Publication number: UA94051U
Application number: UAU201405370U
Authority: UA
Inventors: Георгій Іванович Прокопенко; Тарас Анатолійович Красовський; Валентин Тихонович Черепін; Богдан Миколайович Мордюк
Original assignee: Інститут Металофізики Ім. Г.В. Курдюмова Національної Академії Наук України; Фізико-Технічний Науково-Навчальний Центр Національної Академії Наук України
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2014-10-27

Abstract

Ультразвуковий ручний інструмент для деформаційного зміцнення і релаксаційної обробки металів містить корпус, оснащений основною задньою і боковою додатковою ручками, у якому, з можливістю зворотно-поступального руху на пластмасових кільцях ковзання, встановлена активна частина інструмента, в якій через віброізоляційне ущільнення у вузловій площині між переднім і заднім корпусними циліндрами за допомогою фланця з отворами для проходу охолоджуючого повітря, закріплений ультразвуковий перетворювач на п'єзокераміці, який має передню і задню понижуючі частоту коливань накладки, до передньої накладки приєднаний трансформатор коливальної швидкості, з яким контактують потовщені кінці стрижневих ударних елементів, що знаходяться в отворах головки, причому остання з можливістю вільного обертання розташована в державці та зафіксована пласкою фігурною пружиною, державка укріплюється на передньому циліндрі, на внутрішній поверхні заднього циліндра розташований датчик Холла на певній ділянці напроти магніту, закріпленого у корпусі, та штифти, які обмежують рух активної частини відносно корпусу, герметичний роз'єм для кабелю живлення п'єзокерамічного перетворювача від ультразвукового генератора, вентилятор у пластмасовому корпусі, який приєднується до заднього циліндра, при цьому активна рухома частина встановлена у корпусі з можливістю пружного притиснення ударних елементів до поверхні, що обробляється, за допомогою пружини. Маса активної частини інструмента втричі перевищує масу корпусу, оздобленого задньою і боковою ручками.The ultrasonic hand tool for deformation hardening and relaxation treatment of metals contains a housing, equipped with the main rear and side additional handles, in which, with the possibility of reciprocating movement on the plastic sliding rings, the active part of the tool is installed in which through the insulation insulation is insulated and rear body cylinders with flange with holes for cooling air passage, an ultrasonic transducer mounted on the piezoceramics having a front the back lowering oscillation of the lining, to the front lining is connected to the oscillator of the oscillatory speed, which is contacted by the thickened ends of the rod impact elements located in the holes of the head, the latter with the possibility of free rotation located in the holder and fixed with a flat figureframe on the inner surface of the rear cylinder is a Hall sensor in a specific area opposite the magnet fixed in the housing and pins that restrict the movement of the active h housing relative to the housing, sealed connector for the power cable of the piezoceramic transducer from the ultrasonic generator, fan in the plastic housing that attaches to the rear cylinder, with the active movable part mounted in the housing with the possibility of elastic pressing of the impacting elements to the surface on the surface by means of a spring. The weight of the active part of the tool is three times the weight of the body, trimmed with rear and side handles.

Description

Корисна модель належить до області технологічного використання потужних ультразвукових коливань для поверхневого зміцнення і релаксаційної обробки зварних з'єднань металевих конструкцій, що працюють в умовах вібраційного і динамічного навантаження, і може бути застосований у машинобудівній, суднобудівній та інших галузях промисловості.The useful model belongs to the field of technological use of powerful ultrasonic vibrations for surface strengthening and relaxation treatment of welded joints of metal structures operating under vibration and dynamic load conditions, and can be applied in machine-building, shipbuilding and other industries.

Останнім часом значно підвищився інтерес до високоенергетичних методів обробки металевих поверхонь, до яких належить і поверхневе зміцнення за допомогою високочастотних ударних навантажень, що створюються за допомогою потужних ультразвукових коливань.Recently, there has been a significant increase in interest in high-energy methods of processing metal surfaces, which includes surface strengthening with the help of high-frequency shock loads created with the help of powerful ultrasonic vibrations.

Результати чисельних втомних випробувань зразків і натурних об'єктів та практика експлуатації відповідних конструкцій показують, що ультразвуковий спосіб є достатньо ефективним за рахунок високої частоти ударів на одиницю оброблюваної поверхні. Загалом частота ударів одного ударного елемента знаходиться в діапазоні 1-3 кГц, проте вона підвищується при застосуванні багатобойкових інструментів. Це призводить до високої продуктивності ультразвукової ударної обробки (УЗУО) і до підвищення якості оброблюваної поверхні, тобто до суттєвого зниження її шорсткості, а її твердість досягає максимальних значень за декілька секунд. В свою чергу, продуктивність та якість процесу ультразвукової ударної обробки та її зручність для оператора, особливо при роботі з ручним інструментом, тепловий режим ультразвукового випромінювача і вузла ударного навантаження в значній мірі залежать від конструкції інструмента в цілому та окремих його складових. Значний вплив на нагрівання ультразвукового випромінювача має спосіб його збудження напругою високої частоти, яку постачає ультразвуковий генератор. На разі існує багато конструкцій ручних ультразвукових ударних інструментів. Вони постійно вдосконалюються і використовуються як на виробництві, так і в польових умовах при обробці деталей машин, зварних з'єднань мостів, корпусів суден та інших конструкцій.The results of numerical fatigue tests of samples and full-scale objects and the practice of operation of the corresponding structures show that the ultrasonic method is quite effective due to the high frequency of impacts per unit of the treated surface. In general, the frequency of hits of one percussion element is in the range of 1-3 kHz, but it increases when using multi-hit instruments. This leads to high productivity of ultrasonic impact treatment (UZUO) and to an increase in the quality of the processed surface, i.e. to a significant reduction in its roughness, and its hardness reaches maximum values in a few seconds. In turn, the performance and quality of the ultrasonic shock treatment process and its convenience for the operator, especially when working with a hand tool, the thermal regime of the ultrasonic emitter and the shock load unit largely depend on the design of the tool as a whole and its individual components. A significant influence on the heating of the ultrasonic emitter has the method of its excitation by the high frequency voltage supplied by the ultrasonic generator. Currently, there are many designs of hand-held ultrasonic percussion instruments. They are constantly being improved and are used both in production and in the field when processing machine parts, welded joints of bridges, ship hulls and other structures.

Відомий ультразвуковий віброударний інструмент (патент Російської Федерації Мо 2259912The famous ultrasonic vibro-impact tool (patent of the Russian Federation Mo 2259912

СІ, МПК в2509/14, ВО681/08, ВО6В1/12, В24839/04, опубл. 10.09.2005 р., Бюл.Мое25), який містить корпус з ручкою, джерело збудження ультразвукових коливань та складається з магнітострикційного перетворювача і трансформатора коливальної швидкості (ТКШ), що розміщене в корпусі на напрямних ковзання з можливістю зворотно-поступального руху, та спеціальну втулку, яка закріплена за ТКШ у вузлі його поздовжніх коливань з натягом, зусилляSI, IPC в2509/14, VO681/08, VO6В1/12, В24839/04, publ. 10.09.2005, Byul. Moe25), which contains a case with a handle, a source of excitation of ultrasonic vibrations and consists of a magnetostrictive converter and an oscillating speed transformer (TKSH), which is placed in the case on sliding guides with the possibility of reciprocating movement, and a special sleeve, which is fixed to the TKSH at the node of its longitudinal oscillations with tension, effort

Зо якого відповідає радіальній деформації, і перевищує амплітуду поперечних коливань ТКШ у вузлі при роботі перетворювача в режимі холостого ходу. При цьому напрямні ковзання корпусу відносно рухомої частини інструменту пов'язані з корпусом інструменту за допомогою еластичних віброїізолюючих прокладок. Таким чином досягається зменшення шкідливого вібраційного навантаження на руки оператора.Of which corresponds to the radial deformation, and exceeds the amplitude of transverse oscillations of the TKSH in the node during the operation of the converter in the idling mode. At the same time, the slide guides of the housing relative to the moving part of the tool are connected to the tool housing with the help of elastic vibration-isolating pads. In this way, a reduction in the harmful vibration load on the operator's hands is achieved.

У відомому пристрої використовується магнітострикційний ультразвуковий перетворювач, який потребує інтенсивного охолодження стиснутим повітрям внаслідок нагріву. Однак державка з бойками також сильно нагрівається під час роботи. В той же час стиснуте повітря до неї не поступає, бо в пристрої це не передбачено. Це певною мірою зменшує безперервний час роботи віброударного інструменту, а тому і продуктивність обробки. Акустична система знаходиться в рухомому корпусі, який з'єднаний з обоймою, в отворах якої знаходяться стрижневі бойки, які контактують з торцем ТКШ ії здійснюють осьовий зворотно-поступальний рух, коли оператор притискує інструмент до оброблюваної поверхні, а сила цього притиску залежить від характеристик пружини, яка розміщена між рухомою частиною інструменту і корпусом з ручкою. Між корпусом і акустичною системою розміщені віброїзолюючі прокладки, які поряд з пружиною, зменшують вібраційне навантаження на руки оператора. Між тим, не дивлячись на складність такої конструкції вона не передбачає створення оптимального притиску інструменту до оброблюваної поверхні, що створює невизначеність при виборі оптимального режиму обробки і веде до розбіжностей у технологічному процесі, тобто залежить від індивідуальних рис і професійної підготовки різних операторів.The known device uses a magnetostrictive ultrasonic transducer, which requires intensive cooling with compressed air due to heating. However, the holder with strikers also gets very hot during operation. At the same time, compressed air does not reach it, because it is not provided for in the device. This reduces to some extent the continuous working time of the vibrating impact tool, and therefore the processing productivity. The acoustic system is located in a movable housing, which is connected to a clip, in the holes of which there are rod punches that contact the end of the TKSH and perform an axial reciprocating movement when the operator presses the tool to the processed surface, and the force of this pressure depends on the characteristics of the spring , which is placed between the moving part of the tool and the body with the handle. Between the housing and the acoustic system, there are vibration-isolating gaskets, which, along with the spring, reduce the vibration load on the operator's hands. Meanwhile, despite the complexity of such a design, it does not provide for the creation of optimal pressure of the tool to the processed surface, which creates uncertainty when choosing the optimal processing mode and leads to differences in the technological process, that is, it depends on the individual features and professional training of different operators.

Окрім цього, ультразвукові віброударні інструменти із магнітострикційними перетворювачами зазвичай досить важкі (більше ніж З кг). Це не відіграє помітної ролі при розміщені інструмента вертикально, або під деяким кутом до поверхні, яка знаходиться знизу.In addition, ultrasonic vibration impact tools with magnetostrictive transducers are usually quite heavy (more than 3 kg). It does not play a significant role when placing the tool vertically or at some angle to the surface that is below.

Але коли поверхня, яка обробляється, вертикальна або знаходиться зверху, вага інструмента при довготривалій обробці протягом робочої зміни має суттєве значення. З другого боку збільшення ваги призводить до демпфування вібрацій інструмента, які шкідливі для оператора.But when the surface to be machined is vertical or located on top, the weight of the tool during long-term processing during a work shift is of significant importance. On the other hand, increased weight leads to damping of tool vibrations, which are harmful to the operator.

Тому постає завдання знайти оптимальне співвідношення між вагою інструменту і рівнем вібрацій на ручці інструменту, який регулюється відповідними ГОСТ і ДСУ. Але треба відмітити, що порівняльні іспити пневмодинамічних і ультразвукових віброударних інструментів показали переваги останніх за рівнем шуму і прискоренням на ручках, тому захищеність ультразвукових бо інструментів від вібрацій досить висока. Слід зазначити, що потужні ультразвукові коливання практично повністю згасають на границях розділу випромінювач - повітря, або на гумових віброізоляційних прокладках. Але вібрації низької частоти присутні і при роботі ультразвукових інструментів.Therefore, the task arises to find the optimal ratio between the weight of the tool and the level of vibrations on the handle of the tool, which is regulated by the relevant GOST and DSU. But it should be noted that comparative tests of pneumodynamic and ultrasonic vibration impact tools showed the advantages of the latter in terms of noise level and acceleration on the handles, therefore the protection of ultrasonic bo tools from vibrations is quite high. It should be noted that powerful ultrasonic vibrations are almost completely extinguished at the emitter-air interface, or on rubber vibration isolation pads. But low-frequency vibrations are also present during the operation of ultrasonic instruments.

Відомий ультразвуковий інструмент для деформаційного зміцнення і релаксаційної обробки металів (Патент України Мо 68264, МПК В24В 39/00, ВО6В 1/06, опубл. 15.02.2007 р., Бюл.Мое2), що містить корпус, в якому з можливістю осьового зворотно-поступального руху встановлено металевий стакан, де через віброїзоляційне ущільнення розміщено ультразвуковий п'єзоелектричний перетворювач, з'єднаний з ТКШ та датчиками осьового зворотно- поступального руху віброударної системи і температури випромінювача, а позаду стакану, у пневмокамері корпусу, розташована пружина, при цьому стакан оснащений насадкою, до якої приєднана державка з бойками, які мають можливість коливатись уздовж своєї осі в зазорі між поверхнею, що обробляється, і торцем ТКШ, а корпус інструменту має дві ручки, одна з яких встановлена з можливістю повороту навколо корпусу, а друга прикріплена жорстко до нього.A well-known ultrasonic tool for strain hardening and relaxation treatment of metals (Patent of Ukraine No. 68264, IPC В24В 39/00, ВО6В 1/06, publ. 02/15/2007, Byul. Moe2), which contains a body in which, with the possibility of axial reverse -forward movement, a metal cup is installed, where an ultrasonic piezoelectric transducer is placed through a vibration isolation seal, connected to the TKSH and sensors of the axial reciprocating movement of the vibration shock system and the temperature of the emitter, and behind the cup, in the air chamber of the housing, there is a spring, while the cup equipped with a nozzle, to which a holder with strikers is attached, which can oscillate along its axis in the gap between the surface to be processed and the end of the TKSH, and the body of the tool has two handles, one of which is installed with the ability to rotate around the body, and the other is fixed rigidly to him.

Недоліком відомого інструмента є те, що він не має ефективної системи охолодження стиснутим повітрям: ультразвуковий перетворювач розміщений у герметичному стакані, тому при довготривалій роботі він нагрівається і охолоджується лише за рахунок передачі тепла через шар повітря, яке знаходиться у замкнутому просторі. Державка з бойками, нагріта за рахунок інтенсивної високочастотної ударної обробки поверхонь, також не має примусового охолодження і може віддавати тепло тільки за рахунок малоефективної природної конвекції повітря. Малий поздовжній розмір інструменту та ручка, жорстко з'єднана з корпусом, призводять до негативного впливу вібрацій корпусу інструмента на руки оператора.The disadvantage of the well-known tool is that it does not have an effective compressed air cooling system: the ultrasonic transducer is placed in a hermetic cup, so during long-term operation, it heats up and cools only due to heat transfer through a layer of air that is in a closed space. The holder with strikers, heated due to intensive high-frequency shock treatment of surfaces, also does not have forced cooling and can give off heat only due to low-efficiency natural air convection. The small longitudinal size of the tool and the handle rigidly connected to the body lead to a negative impact of the vibrations of the tool body on the hands of the operator.

Найбільш близьким до запропонованого пристрою за сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом є ультразвуковий інструмент для деформаційного зміцнення і релаксаційної обробки металів (Патент України Мо 87006, МПК 8248 39/00, ВО6В 1/00, В24В 1/04, опубл. 10.06.2009 р., Бюл.Ме11), що містить корпус з жорстко прикріпленою до нього ручкою, де в демпфуючих прокладках встановлено стакан, який має можливість зворотно-поступального руху у заданих межах за рахунок штифта, що закріплений на стакані і рухається в поздовжньому пазу певної довжини, а в стакані через віброізоляційне ущільнення у вузловій площині ультразвукових коливань закріплений перетворювач на п'єзокераміці, з'єднаний з ТКШ,The closest to the proposed device in terms of the set of essential features and technical results is the ultrasonic tool for strain hardening and relaxation processing of metals (Patent of Ukraine Mo 87006, IPC 8248 39/00, ВО6В 1/00, В24В 1/04, publ. 10.06.2009 ., Byul.Me11), which contains a case with a handle rigidly attached to it, where a cup is installed in the damping gaskets, which has the possibility of reciprocating movement within the specified limits due to a pin fixed on the cup and moving in a longitudinal groove of a certain length, and in the glass, through a vibration isolation seal, in the nodal plane of ultrasonic oscillations, a piezoceramic transducer is fixed, connected to the TKSH,

Зо та встановлені датчики температури і положення стакану відносно корпусу, при цьому задіяна система примусового повітряного охолодження перетворювача через штуцер на задній кришці стакану та виходу стиснутого повітря в зоні ударної головки, в отворах якої встановлені стрижневі бойки, які контактують з торцем ТКШ своїми потовщеними кінцями, а головка зафіксована пласкою пружиною за допомогою кульки, яка входить в заглиблення на зовнішній поверхні головки з можливістю швидкої її заміни, остання розташована в державці, з'єднаній із стаканом, при цьому між фланцем на стакані і корпусом знаходиться пружина, яка за умов притиснення бойків до оброблюваної поверхні, стискається і задає певне зусилля, необхідне для створення віброударного режиму обробки поверхонь виробів.Zo and temperature sensors and the position of the cup relative to the body are installed, while the system of forced air cooling of the converter through the fitting on the back cover of the cup and the outlet of compressed air in the area of the impact head, in the holes of which are installed rod strikers that contact the end of the TKSH with their thickened ends, is used. and the head is fixed by a flat spring with the help of a ball that fits into a recess on the outer surface of the head with the possibility of its quick replacement, the latter is located in a holder connected to the cup, while between the flange on the cup and the body there is a spring that, under the conditions of pressing the strikers to the processed surface, compresses and applies a certain force necessary to create a vibration-impact mode of processing the surfaces of the products.

Однак відомий ультразвуковий інструмент має ряд недоліків. Так, ударна головка з бойками, розташована в державці, виконана з можливістю швидкого знімання. Фіксація головки відносно державки зроблена за рахунок кульки, яка входить в декілька лунок на боковій поверхні головки і в отвір пласкої пружині, тому головку при установці можна повернути на певний кут, але при обробці вона не може вільно обертатися при обробці пласких поверхонь, коли таке обертання багатобойкової головки навколо своєї осі підвищує рівномірність обробки поверхні виробів. При обробці зварного з'єднання з підсиленням застосовуються, як правило, однорядні головки (з 2- ма, 3-ма та 4-ма бойками), що утворюють канавку уздовж шва. Проте він може змінювати свій напрямок в залежності від конструкції, тому краще, щоб при цьому поверталась тільки ударна головка, а не весь інструмент. Тому фіксація головки в певному положенні знижує технологічні можливості відомого інструмента.However, the known ultrasonic instrument has a number of disadvantages. Yes, the impact head with strikers, located in the holder, is made with the possibility of quick removal. Fixation of the head relative to the holder is made due to the ball, which enters several holes on the side surface of the head and into the hole of the flat spring, so the head can be turned to a certain angle during installation, but during processing it cannot rotate freely when processing flat surfaces, when such rotation the multi-punch head around its axis increases the uniformity of surface treatment of products. When processing a welded joint with reinforcement, as a rule, single-row heads (with 2, 3 and 4 strikers) are used, which form a groove along the seam. However, it can change its direction depending on the design, so it is better that only the impact head turns, and not the whole tool. Therefore, fixing the head in a certain position reduces the technological capabilities of the known tool.

У відомому інструменті ручка жорстко приєднана до корпусу, що сприяє передачі шкідливих вібрацій на руки оператора. При обробці активна частина інструмента (випромінювач з ТКШ, державка, закріплена у стакані та ударна головка з бойками) зазнає інтенсивної низькочастотної вібрації за рахунок ударної взаємодії бойків з ТКШ. Ця вібрація частково зменшується за рахунок пружини, розташованої між корпусом і стаканом, але заходи по зменшенню шкідливих вібрацій в даному інструменті недостатні.In the known tool, the handle is rigidly attached to the body, which contributes to the transmission of harmful vibrations to the hands of the operator. During processing, the active part of the tool (emitter with TKSH, holder fixed in the cup and impact head with strikers) undergoes intense low-frequency vibration due to impact interaction of strikers with TKSH. This vibration is partially reduced by a spring located between the case and the cup, but measures to reduce harmful vibrations in this instrument are insufficient.

П'єзоелектричний перетворювач у відомому пристрої суттєво нагрівається, тому на передній і задній накладках виконані поздовжні пази у вигляді радіаторів для відводу тепла. Значний нагрів перетворювача викликаний у даному випадку застосуванням в ультразвуковому генераторі схеми з послідовним збудженням ультразвукових коливань на частоті резонансу. бо Така схема характеризується незначними вихідними напругами і підвищеним струмом. Вона практично неспроможна працювати в режимі холостого ходу. Але в разі ультразвукової ударної обробки частота примусових коливань бойків у невеликому зазорі становить близько 1 кГц, а частота ультразвукових коливань торця ТКШ в промислових ультразвукових установках дорівнює 18-27 кГц, тобто значно більша, тому ультразвуковий перетворювач працює переважно у режимі холостого ходу. Для цього режиму більш придатна схема збудження з паралельним контуром, де струм малий, а напруга досягає 800 В.The piezoelectric transducer in the known device heats up significantly, therefore longitudinal grooves in the form of radiators for heat dissipation are made on the front and rear pads. Considerable heating of the transducer is caused in this case by the use of a scheme in the ultrasonic generator with sequential excitation of ultrasonic oscillations at the resonance frequency. because such a scheme is characterized by insignificant output voltages and increased current. It is practically unable to work in idle mode. But in the case of ultrasonic shock treatment, the frequency of forced oscillations of the strikers in a small gap is about 1 kHz, and the frequency of ultrasonic oscillations of the end of the TKSH in industrial ultrasonic installations is 18-27 kHz, that is, much higher, so the ultrasonic transducer works mainly in idle mode. For this mode, an excitation scheme with a parallel circuit is more suitable, where the current is small and the voltage reaches 800 V.

Вихідний торець ТКШ піддається у процесі роботи багаторазовим ударним навантаженням, тому він повинен бути дуже міцним. У відомому інструменті ТКШ виготовляється або із загартованої сталі, або з високоміцного титанового сплаву. На торець електроіскровим способом наноситься шар із твердосплавних матеріалів (ВКЄ, ВК8 та інших). У першому випадку весь інструмент має значну вагу (більш ніж 3,5 кг), а у другому застосовується дорогий титановий сплав. Це теж є недоліком відомого інструмента.The output end of the TKSH is exposed to multiple shock loads during operation, so it must be very strong. In the known tool, the TKSH is made either of hardened steel or of a high-strength titanium alloy. A layer of hard alloy materials (VKE, VK8 and others) is applied to the end using an electric spark method. In the first case, the entire tool has a significant weight (more than 3.5 kg), and in the second, an expensive titanium alloy is used. This is also a drawback of the known tool.

В основу корисної моделі поставлено задачу розробити ультразвуковий ручний інструмент для деформаційного зміцнення і релаксаційної обробки металів шляхом зменшення ваги інструменту та перерозподілу мас між його корпусом і активною частиною, яка вміщує ультразвуковий п'єзокерамічний перетворювач, систему охолодження потужним вентилятором і державку з ударною головкою, що вільно обертається навколо своєї осі, та мінімізації вібраційного навантаження на руки оператора за рахунок встановлення додаткових демпфуючих елементів між корпусом і активною частиною інструменту та зменшення ваги та вартості ТКШ, виконаного з алюмінієвого сплаву з насадкою з високоміцного титанового сплаву на вихідному торці та використання для генерації високочастотних електричних коливань ультразвукового генератора, який працює з вихідним каскадом на паралельному резонансі.The useful model is based on the task of developing an ultrasonic hand tool for strain hardening and relaxation processing of metals by reducing the weight of the tool and redistributing the masses between its body and the active part, which contains an ultrasonic piezoceramic transducer, a cooling system with a powerful fan, and a holder with an impact head, which rotates freely around its axis, and minimizing the vibration load on the hands of the operator due to the installation of additional damping elements between the body and the active part of the tool and reducing the weight and cost of the TKSH, made of aluminum alloy with a nozzle made of high-strength titanium alloy on the output end and used for generating high-frequency electrical oscillations of the ultrasonic generator, which works with the output stage on parallel resonance.

Для вирішення поставленої задачі в ультразвуковому ручному інструменті для деформаційного зміцнення і релаксаційної обробки металів, що містить корпус, оснащений основною задньою і боковою додатковою ручками, у якому, з можливістю зворотно- поступального руху на пластмасових кільцях ковзання, встановлена активна частина інструменту, в якій через віброізоляційне ущільнення у вузловій площині між переднім і заднім корпусними циліндрами за допомогою фланця з отворами для проходу охолоджуючого повітря, закріплений ультразвуковий перетворювач на п'єзокераміці який має передню і заднюTo solve the given task, an ultrasonic hand tool for deformation hardening and relaxation treatment of metals, containing a body, equipped with the main back and side additional handles, in which, with the possibility of reciprocating movement on plastic sliding rings, the active part of the tool is installed, in which through vibration-isolating sealing in the nodal plane between the front and rear body cylinders using a flange with holes for the passage of cooling air, an ultrasonic transducer fixed on piezo ceramics, which has a front and rear

Зо понижуючі частоту накладки, до передньої приєднаний трансформатор коливальної швидкості, з яким контактують стрижневі ударні елементи, що знаходяться в отворах головки, причому остання з можливістю вільного обертання розташована в державці та зафіксована пласкою фігурною пружиною, державка укріплюється на передньому циліндрі, на внутрішній поверхні заднього циліндру розташований датчик Холла на певній ділянці напроти магніту, закріпленого у корпусі, та штифти, які обмежують рух активної частини відносно корпусу, герметичний роз'єм для кабелю живлення п'єзокерамічного перетворювача від ультразвукового генератора, вентилятор у пластмасовому корпусі, який приєднується до заднього циліндра, при цьому активна рухома частина встановлена у корпусі з можливістю пружного притискання ударних елементів до поверхні, що обробляється, за допомогою пружини, згідно з корисною моделлю, маса активної частини інструменту втричі перевищує масу корпусу, оздобленого задньою і боковою ручками.From the frequency-reducing pads, an oscillating speed transformer is connected to the front one, which is in contact with the rod shock elements located in the holes of the head, and the latter is located in the holder with the possibility of free rotation and is fixed by a flat shaped spring, the holder is fixed on the front cylinder, on the inner surface of the rear cylinder, the Hall sensor is located in a certain area opposite the magnet fixed in the housing and the pins that limit the movement of the active part relative to the housing, a sealed connector for the power cable of the piezo ceramic transducer from the ultrasonic generator, a fan in a plastic housing that connects to the rear cylinder , while the active moving part is installed in the body with the possibility of elastically pressing the impact elements to the surface being processed with the help of a spring, according to the useful model, the mass of the active part of the tool is three times greater than the mass of the body, decorated with rear and side handles.

Живлення п'єзокерамічного перетворювача здійснюється від ультразвукового генератора (УЗГ), який працює по схемі з паралельним резонансом. При такій схемі опір перетворювача значно зростає, тому струм через електричні ланцюги коливальної системи невеликий, що не призводить до суттєвого нагрівання п'єзокерамічних елементів. Але при довгостроковій роботі вони повільно нагріваються, тому примусове охолодження перетворювача можна здійснити лише за рахунок потужного вентилятора, який вмонтовано у задню частину корпусу рухомої частини інструменту. Потік повітря попадає у внутрішню порожнину цього корпусу, охолоджує задню накладку і кільця п'єзокераміки, а потім, через отвори у фланці, надходить в замкнутий об'єм частини корпусу, де знаходиться передня накладка, до якої приєднаний ТШК і з'ємна ударна головка з бойками, яка пласкою фігурною пружиною утримується в державці. Повітря через зазори між бойками і головкою, а також через технологічні щілини виходить в навколишнє середовище, охолоджуючи вузол ударного навантаження, який нагрівається за рахунок значної частоти і кількості ударів в робочому циклі. Використання потужного вентилятора дає можливість уникнути застосування стиснутого повітря, що не завжди можливо при обробці конструкцій в польових умовах, або значно ускладнює застосування обладнання, так як потребує наявності компресорів.The piezoceramic converter is powered by an ultrasonic generator (UZG), which works according to the scheme with parallel resonance. With such a scheme, the resistance of the converter increases significantly, therefore the current through the electrical circuits of the oscillating system is small, which does not lead to significant heating of the piezoceramic elements. But during long-term operation, they slowly heat up, so forced cooling of the converter can be carried out only at the expense of a powerful fan, which is installed in the rear part of the body of the moving part of the tool. The air flow enters the internal cavity of this case, cools the rear pad and the piezoceramic rings, and then, through the holes in the flange, enters the closed volume of the part of the case, where the front pad is located, to which the TSHK and the removable impact head are attached with strikers, which is held in the holder by a flat shaped spring. Air through the gaps between the strikers and the head, as well as through the technological gaps, exits into the environment, cooling the shock load unit, which heats up due to the significant frequency and number of shocks in the work cycle. The use of a powerful fan makes it possible to avoid the use of compressed air, which is not always possible when processing structures in the field, or significantly complicates the use of equipment, as it requires the presence of compressors.

Включення УЗГ здійснюється автоматично при притисненні інструменту до оброблюваної поверхні за допомогою магнітного датчика (наприклад, датчика Холла), закріпленого на бо внутрішній поверхні заднього циліндра, виконаного із сплаву алюмінію. При притисненні пружина, розташована між рухомим і основним корпусами інструмента, стискається на певну величину, щоб забезпечити віброударний режим роботи. Зазвичай сила притиснення складаєTurning on ultrasound is carried out automatically when the tool is pressed against the treated surface using a magnetic sensor (for example, a Hall sensor) fixed on the inner surface of the rear cylinder made of aluminum alloy. When pressed, the spring located between the movable and main bodies of the tool is compressed by a certain amount to ensure the vibration-shock mode of operation. Usually the pressing force is

З0 - 50 Н, але при роботі оператор може притиснути інструмент до оброблюваної поверхні і з більшою силою, що може змінити технологічний режим процесу обробки. Щоб цього не сталося, магніт, укріплений на внутрішній поверхні основного корпусу, розташований таким чином, що при надмірному притисненні інструмента до поверхні генерація ультразвуку припиняється, а при послабленні притиску генерація ультразвуку поновлюється. Це дає змогу додержуватись оптимального режиму обробки і тим самим підвищити її якість і повторюваність.З0 - 50 N, but during work, the operator can press the tool against the processed surface with greater force, which can change the technological mode of the processing process. To prevent this from happening, the magnet fixed on the inner surface of the main body is located in such a way that when the tool is excessively pressed against the surface, the generation of ultrasound stops, and when the pressure is relaxed, the generation of ultrasound resumes. This makes it possible to adhere to the optimal processing mode and thereby increase its quality and repeatability.

Відомо, що зростання маси будь якого тіла призводить до зниження рівня вібрацій, якщо воно є частиною віброударного інструмента, наприклад, пневматичного. Але для зручності роботи оператора протягом тривалого часу (робочої зміни) ударний інструмент повинен мати певну невелику вагу. Мета створення такого інструмента полягає у знаходженні оптимального співвідношення між зниженням ваги і рівнем шкідливих вібрацій. В інструменті, що заявляється, запропоновано новий підхід до його виготовлення. Так, рухома частина інструмента включає п'єзокерамічний перетворювач з ТКШ у корпусі з державкою, в якій розміщена ударна головка з бойками, а також вентилятор. В той же час нерухома частина складається з легкого корпусу невеликих розмірів з алюмінієвого сплаву, до якого приєднані дві ручки - основна і бокова, для зручності роботи оператора. Основна задня ручка кріпиться до корпусу двома пружинними скобами із тонколистової пружинної сталі, а самі ручки оздоблені пористою гумою, що також зменшує шкідливі вібрації на їх поверхні. Загалом маса рухомої частини втричі перевищує масу основного корпусу з ручками. Всі ці заходи значно знижують вібрації, які передаються на руки оператора, з метою додержання відповідних санітарних норм при роботі з віброінструментом, при зменшені його загальної ваги до 2 -2,5 кг. Слід відзначити, що загальна вага інструмента також зменшується за рахунок використання більш високої частоти ультразвукових коливань у 26 -27 кГц, бо при цьому зменшуються поздовжні розміри п'єзокерамічного перетворювача.It is known that an increase in the mass of any body leads to a decrease in the level of vibrations, if it is part of a vibrating impact tool, for example, a pneumatic one. But for the convenience of the operator for a long time (working shift), the impact tool should have a certain light weight. The purpose of creating such a tool is to find the optimal ratio between weight reduction and the level of harmful vibrations. The proposed tool offers a new approach to its manufacture. So, the moving part of the tool includes a piezo-ceramic transducer with TKSH in a housing with a holder, which houses the impact head with strikers, as well as the fan. At the same time, the stationary part consists of a light body of small dimensions made of aluminum alloy, to which two handles - main and side - are attached, for the convenience of the operator. The main rear handle is attached to the body with two spring clips made of thin sheet spring steel, and the handles themselves are covered with porous rubber, which also reduces harmful vibrations on their surface. In general, the mass of the moving part is three times greater than the mass of the main body with handles. All these measures significantly reduce the vibrations that are transmitted to the hands of the operator, in order to comply with the relevant sanitary standards when working with a vibrating tool, while reducing its total weight to 2-2.5 kg. It should be noted that the total weight of the tool is also reduced due to the use of a higher frequency of ultrasonic oscillations of 26-27 kHz, as the longitudinal dimensions of the piezoceramic transducer are reduced.

При запропонованій схемі вихідного каскаду УЗГ, який працює в режимі паралельного резонансу, розігрів п'єзокераміки незначний, тому замість стиснутого повітря можна використати вентилятор певної потужності продуктивністю біля 40 л/хв. Також потік повітря через отвори у фланці попадає на ударну головку і охолоджує її, як при роботі, так і при технологічнихWith the proposed circuit of the ultrasound output stage, which operates in the parallel resonance mode, the heating of piezoceramics is insignificant, therefore, instead of compressed air, a fan of a certain power with a capacity of about 40 l/min can be used. Also, the flow of air through the holes in the flange falls on the impact head and cools it, both during operation and during technological

Зо перервах, бо він працює постійно, доки включено живлення УЗГ від мережі електричної напруги.Intermittently, because it works constantly as long as the ultrasound power supply is turned on from the electrical voltage network.

Ударна головка закріплена в державці за допомогою пласкої фігурної пружини, яка входить в кільцевий паз на зовнішній поверхні головки, тому вона може обертатись навколо своєї осі, не випадає із державки і легко замінюється на іншу. ТКШ виготовлено з алюмінієвого сплаву (Д16Т,The impact head is fixed in the holder with the help of a flat shaped spring, which fits into the ring groove on the outer surface of the head, so it can rotate around its axis, does not fall out of the holder and is easily replaced with another one. TKSH is made of aluminum alloy (D16T,

ВО5), міцність якого недостатня для спротиву високочастотним ударам бойків, що контактують з його торцем. Для запобігання пластичній деформації і руйнування контактної поверхні ТКШ при довготривалій роботі, в різьбовий отвір на кінці ТКШ вкручується насадка товщиною, меншою за довжину хвилі ультразвукових коливань у 25-30 разів, з високоміцного титанового сплаву (ВТ-6,ВО5), the strength of which is insufficient to resist high-frequency impacts of warheads contacting its end. To prevent plastic deformation and destruction of the contact surface of the TKSH during long-term operation, a nozzle with a thickness 25-30 times smaller than the wavelength of ultrasonic vibrations, made of a high-strength titanium alloy (VT-6,

ВТ22), поверхня якої зміцнюється електроіскровим легуванням (ЕІЛ) електродом з надтвердого матеріалу, наприклад, ВКбЄ або ВК8.VT22), the surface of which is strengthened by electrospark alloying (EIL) with an electrode made of a superhard material, for example, VKbE or VK8.

Пружний осьовий зворотно-поступальний рух всієї рухомої частини відносно нерухомого корпусу здійснюється за допомогою пружини, яка знаходиться між ними, і забезпечує оптимальний притиск ударників до оброблюваної поверхні (30 - 50 Н). Вібрації, що виникають при обробці виробів, приймає на себе фактично рухома частина із значною масою, тому вони гасяться здебільшого за рахунок цієї маси, а також додатково пружиною і пружними елементами кріплення задньої ручки, різноманітними гумовими прокладками та оздобленням ручок пористим м'яким матеріалом, що зменшує вібраційний вплив на руки оператора.The elastic axial reciprocating movement of the entire moving part relative to the fixed body is carried out with the help of a spring located between them, and ensures optimal pressure of the impactors to the processed surface (30 - 50 N). Vibrations that occur during the processing of products are actually absorbed by a moving part with a significant mass, so they are mostly dampened by this mass, as well as additionally by the spring and elastic elements of the rear handle fastening, various rubber gaskets and the decoration of the handles with porous soft material. which reduces the vibration effect on the hands of the operator.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями де: - на Фіг. 1 показано запропонований ультразвуковий інструмент в розрізі; - на Фіг.2 показано частину фланця, який знаходиться у вузловій площині ультразвукового перетворювача з отворами для проходу потоку повітря, створюваного вентилятором (вид А).The essence of the useful model is explained by the drawings where: - in Fig. 1 shows the proposed ultrasonic tool in section; - Fig. 2 shows a part of the flange, which is located in the nodal plane of the ultrasonic transducer with holes for the passage of the air flow created by the fan (view A).

Ручний інструмент містить ультразвуковий перетворювач, що складається з чотирьох п'єзокерамічних шайб 10 з бронзовими електродами 11 між ними, а також передньої 8 і задньої 9 накладок. До передньої накладки приєднується ТКШ 7 з насадкою із високоміцного титанового сплаву 24. В рухомому корпусі перетворювач закріпляється гвинтами в вузловій площині передньої накладки між двома деталями 5 і 6 через гумові прокладки 22. Деталі кріплення жорстко з'єднані з переднім 4 і заднім 14 циліндрами корпусу. До переднього циліндра приєднується державка 3, в якій знаходиться ударна головка 1 з бойками 2 із загартованої сталіThe hand tool contains an ultrasonic transducer consisting of four piezoceramic washers 10 with bronze electrodes 11 between them, as well as front 8 and rear 9 overlays. TKSH 7 with a nozzle made of high-strength titanium alloy 24 is attached to the front cover. In the moving case, the converter is fixed with screws in the nodal plane of the front cover between two parts 5 and 6 through rubber gaskets 22. The fastening parts are rigidly connected to the front 4 and rear 14 cylinders of the case . A holder 3 is attached to the front cylinder, in which there is an impact head 1 with strikers 2 made of hardened steel

ШХТІ5, яка утримується в державці за допомогою пласкої фігурної пружини 23. В задньому циліндрі закріплені штифти 17, які обмежують зворотно-поступальний рух корпусу бо перетворювача відносно нерухомого корпусу. Між цими корпусами розташована пружина 12, а також два пластмасових кільця 26, які забезпечують осьове ковзання корпусів відносно один одного. На внутрішній поверхні заднього циліндра закріплений магнітний датчик (Холла), який відповідає за включення і виключення електричної напруги ультразвукової частоти, яка подається на електроди перетворювача, що знаходяться між кільцями п'єзокераміки. Також в задньому циліндрі знаходиться герметичний роз'єм 20, через який проходить кабель живлення 27, з'єднаний з УЗГ 28. Наприкінці заднього циліндра знаходиться пластмасовий корпус 15, в який вмонтовано вентилятор 16. Нерухомий корпус складається із циліндра 13 з алюмінієвого сплаву. До нього через пружні елементи приєднані ручки - задня 19 і бокова 25.SHHTI5, which is held in the holder with the help of a flat shaped spring 23. Pins 17 are fixed in the rear cylinder, which limit the reciprocating movement of the converter body relative to the fixed body. Between these bodies there is a spring 12, as well as two plastic rings 26, which ensure the axial sliding of the bodies relative to each other. A magnetic sensor (Hall) is attached to the inner surface of the rear cylinder, which is responsible for turning on and off the electrical voltage of ultrasonic frequency, which is applied to the transducer electrodes located between the piezoceramic rings. Also, in the rear cylinder there is a hermetic connector 20, through which the power cable 27, connected to the ultrasonic sensor 28, passes. At the end of the rear cylinder there is a plastic housing 15, in which the fan 16 is mounted. The stationary housing consists of a cylinder 13 made of aluminum alloy. Handles - back 19 and side 25 - are attached to it through elastic elements.

Ультразвуковий інструмент працює наступним чином. При включенні УЗГ подається живлення на вентилятор 16, який направляє потік повітря на всі зовнішні поверхні ультразвукового перетворювача і через отвори у фланці - на ударну головку 1 і бойки 2.The ultrasonic instrument works as follows. When the ultrasound is turned on, power is supplied to the fan 16, which directs the air flow to all the external surfaces of the ultrasonic transducer and through the holes in the flange - to the impact head 1 and strikers 2.

Вентилятор працює впродовж всього часу, доки включений УЗГ, як у період обробки, так і при її зупинці. Ударні елементи 2 перед початком обробки вводять в механічний контакт з металевою поверхнею, що підлягає обробці. Натисненням на рукоятку 19 з певним зусиллям здійснюють осьове зміщення корпусу інструмента 13 відносно активної частини з п'єзокерамічним перетворювачем. Зусилля притиснення не є постійною величиною, але воно в процесі роботи повинно бути в заданих межах (30-50 Н). В запропонованому інструменті сила притиску регулюється пружиною 12, а рух корпусу 13 обмежується штифтом 17. В той же час оператор може прикласти надмірне зусилля до задньої ручки 19. В цьому випадку магніт 16, закріплений у корпусі 13, виходить за межі датчика Холла і живлення інструмента відключається, але при незначному поверненні назад, при зменшенні сили притиснення, живлення знову включається.The fan works all the time while the ultrasound is turned on, both during the treatment and when it is stopped. Impact elements 2 are brought into mechanical contact with the metal surface to be processed before processing. By pressing the handle 19 with a certain effort, the axial displacement of the body of the tool 13 relative to the active part with the piezoceramic converter is carried out. The pressing force is not a constant value, but it must be within the specified limits during operation (30-50 N). In the proposed tool, the clamping force is regulated by the spring 12, and the movement of the housing 13 is limited by the pin 17. At the same time, the operator can apply excessive force to the rear handle 19. In this case, the magnet 16 fixed in the housing 13 goes beyond the limits of the Hall sensor and the power supply of the tool turns off, but with a slight return, when the pressing force is reduced, the power is turned on again.

Бокова ручка потрібна для більш зручного управління ручним інструментом відносно оброблюваної поверхні і його нахилу під різними кутами згідно з її геометрією. 25 Електрична напруга ультразвукової частоти подається на п'єзокерамічний перетворювач 10, яка збуджує в ньому поздовжні ультразвукові коливання на частоті резонансу (26 - 27 кГц). ТКШ 7 збільшує амплітуду коливань на торці насадки 24 (в діапазоні від 10 до 25 мкм). Потрібна амплітуда, в залежності від технології обробки і міцності матеріалу, що обробляється, встановлюється кнопками на передній панелі генератора. Ударні елементи (бойки), щоThe side handle is needed for more convenient control of the hand tool relative to the processed surface and its inclination at different angles according to its geometry. 25 The electrical voltage of the ultrasonic frequency is applied to the piezoceramic transducer 10, which excites longitudinal ultrasonic oscillations in it at the resonance frequency (26 - 27 kHz). TKSH 7 increases the amplitude of oscillations at the end of the nozzle 24 (in the range from 10 to 25 μm). The required amplitude, depending on the processing technology and the strength of the material being processed, is set by buttons on the front panel of the generator. Percussive elements (fights) that

Зо знаходяться в отворах ударної головки з можливістю вільного осьового переміщення, контактують як з поверхнею насадки, так і з поверхнею виробу. При включені ультразвукових коливань бойки за рахунок ударної взаємодії між поверхнею, що коливається з ультразвуковою частотою, і нерухомою поверхнею виробу починають вимушено коливатися в невеликому зазорі (0,01 - 0,03 мм), але із нижчою середньою частотою 1-3 кГц. При цьому кінетична енергія, отримана ударними елементами 2 від торця насадки 24, витрачається на пластичне деформування поверхні металу та на їх пружний відскок назад в залежності від коефіцієнта відновлення швидкості, який залежить від механічних властивостей оброблюваного матеріалу.They are located in the holes of the impact head with the possibility of free axial movement, they contact both the surface of the nozzle and the surface of the product. When the ultrasonic oscillations are turned on, due to the shock interaction between the surface oscillating with the ultrasonic frequency and the stationary surface of the product, they begin to oscillate forcibly in a small gap (0.01 - 0.03 mm), but with a lower average frequency of 1-3 kHz. At the same time, the kinetic energy received by the impact elements 2 from the end of the nozzle 24 is spent on plastic deformation of the metal surface and on their elastic rebound back depending on the coefficient of speed recovery, which depends on the mechanical properties of the material being processed.

Обробка поверхні виробів проводиться зворотно-поступальними рухами, наприклад, уздовж лінії сплавлення зварного з'єднання, або круговими рухами багатобойкових головок по площі, яку потрібно обробити згідно з технологією, що визначається заздалегідь по часу обробки на одиницю площі попередніми експериментами. Ультразвуковий генератор оснащено таймером, за допомогою якого встановлюється необхідний час обробки згідно з технологічним регламентом. При закінченні цього часу генерація ультразвуку автоматично відключається.Processing of the surface of the products is carried out by reciprocating movements, for example, along the fusion line of the welded joint, or by circular movements of multi-punch heads over the area that needs to be treated according to the technology, which is determined in advance by the processing time per unit area by previous experiments. The ultrasonic generator is equipped with a timer, with which the necessary processing time is set according to the technological regulations. At the end of this time, ultrasound generation is automatically turned off.

Електричні втрати, що виникають у п'єзокерамічному ультразвуковому перетворювачі нагрівають його тим більше, чим вище амплітуда коливань на торці ТКШ. Але, при застосуванні в УЗГ вихідного каскаду по схемі паралельного резонансу, опір перетворювача значно зростає і струм через нього протікає досить малий, що не призводить до суттєвого розігрівання п'єзокераміки, навіть у режимі холостого ходу при відсутності навантаження, що неможливо при застосуванні схеми з послідовним резонансом, яка застосовувалась у відомому пристрої. Тому для охолодження як перетворювача, так і вузла ударного навантаження, в інструменті, що пропонується, достатньо використання вентилятора потужністю 40 - 50 л/хв. В той же час, при роботі в умовах жаркого клімату, можлива незначна перебудова задньої частини корпусу інструменту з приєднанням штуцера для подачі холодного стиснутого повітря від спеціального компресора з охолоджувачем. Нагрівання корпусу інструменту, який корелює з температурою п'єзокераміки, можна контролювати за допомогою інфрачервоного термометра для здійснення технічних зупинок у роботі, при яких вентилятор працює і охолоджує інструмент. Додатково поверхня п'єзоелементів і електродів вкривається і золюючим компаундом з хорошою адгезією, який має високу теплопровідність і електроізоляційні властивості, наприклад, марки КПТД-1/1Т- 8,50 (торгової марки НОМАКОН М), що дає змогу захистити високовольтні електроди від пробою 60 в умовах підвищеної вологості і ефективно відводити тепло від п'єзокераміки.Electrical losses occurring in the piezoceramic ultrasonic transducer heat it up, the higher the amplitude of oscillations at the end of the TKSH. But, when using the output stage according to the parallel resonance scheme in ultrasound, the resistance of the converter increases significantly and the current flowing through it is quite small, which does not lead to significant heating of the piezoceramics, even in idling mode in the absence of a load, which is impossible when using a scheme with series resonance, which was used in a known device. Therefore, for cooling both the converter and the shock load unit, in the proposed tool, it is enough to use a fan with a capacity of 40 - 50 l/min. At the same time, when working in hot climates, it is possible to slightly rearrange the rear part of the tool body with the connection of a nozzle for supplying cold compressed air from a special compressor with a cooler. The heating of the tool body, which correlates with the temperature of the piezoceramics, can be monitored using an infrared thermometer to make technical stops in the work, during which the fan works and cools the tool. In addition, the surface of piezo elements and electrodes is covered with a sol compound with good adhesion, which has high thermal conductivity and electrical insulating properties, for example, KPTD-1/1T-8.50 brand (NOMAKON M brand), which makes it possible to protect high-voltage electrodes from breakdown 60 in conditions of high humidity and efficiently remove heat from piezoceramics.

Можливість повороту ударної головки 1 з ударними елементами 2 навколо своєї осі зменшує зношування торця високоміцної насадки 24, а фігурна пласка пружина 23 дає змогу швидкої заміни ударних головок різних типів.The ability to rotate the impact head 1 with impact elements 2 around its axis reduces the wear of the end face of the high-strength nozzle 24, and the shaped flat spring 23 enables quick replacement of impact heads of different types.

В запропонованому інструменті використана багатоступінчаста система захисту від ультразвуку та шкідливих вібрацій на ручках при максимальних режимах обробки і при суттєвому зменшенні ваги до 2,5 кг, що значно підвищує безпеку і зручність при обробці різноманітних деталей, виробів і конструкцій в умовах заводських цехів і на відкритому повітрі, для чого корпус УЗГ виконано захищеним від пилу і вологи. Відвід тепла від п'єзокерамічного перетворювача і ударної головки з бойками в процесі роботи сприяє підвищенню продуктивності праці за рахунок скорочення технічних зупинок, що підвищує його надійність при експлуатації. Цьому сприяє також швидка заміна головок з бойками і спеціальна конструкція магнітного датчика зворотно-поступального руху. Висока твердість торця насадки з міцного титанового сплаву, вкритого за допомогою ЕІЛ шаром надтвердого матеріалу типу ВКбЄ, ВК, сприяє подовженню гарантійного строку експлуатації інструмента.The proposed tool uses a multi-stage system of protection against ultrasound and harmful vibrations on the handles at maximum processing modes and with a significant reduction in weight to 2.5 kg, which significantly increases safety and convenience when processing various parts, products and structures in the conditions of factory workshops and in the open air, for which the ultrasound body is protected from dust and moisture. The removal of heat from the piezo-ceramic converter and the impact head with strikers during operation helps to increase labor productivity due to the reduction of technical stops, which increases its reliability during operation. This is also facilitated by the quick replacement of heads with strikers and the special design of the magnetic reciprocating sensor. The high hardness of the end of the nozzle made of a strong titanium alloy, covered with the help of EIL with a layer of super-hard material of the type VKbE, VK, helps to extend the warranty period of the tool.

Запропонований пристрій був виготовлений в експериментально-виробничих майстерняхThe proposed device was manufactured in experimental and production workshops

Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України і пройшов іспити на працездатність і захищеність від шкідливих вібрацій у державному підприємстві «Гідроприлад», який є головним з ультраакустики в Україні. Він має амплітуду коливань торця ТКШ від 10,0 до 25,0 мкм з точністю ж 1 мкм, яка вимірювалась приладом ОММ-4М. УЗГ генерує електричну напругу з частотою у межах 26 - 27 кГц і споживає при максимальній амплітуді до 600 Вт електричної потужності. Інструмент у повному спорядженні має вагу 2,3 кг, що сприяє зменшенню втоми оператора при збільшенні тривалості обробки і загалом підвищенню продуктивності його праці.Institute of Metallurgy named after G.V. Kurdyumov of the National Academy of Sciences of Ukraine and passed examinations for performance and protection against harmful vibrations at the state-owned enterprise "Hydroprylad", which is the main ultraacoustics company in Ukraine. It has an amplitude of oscillations of the end of the TKSH from 10.0 to 25.0 μm with an accuracy of 1 μm, which was measured by the OMM-4M device. Ultrasound generates electrical voltage with a frequency of 26-27 kHz and consumes up to 600 W of electrical power at maximum amplitude. The tool in full equipment has a weight of 2.3 kg, which contributes to the reduction of fatigue of the operator while increasing the duration of processing and generally increasing the productivity of his work.

Вібрації на поверхні основної і бокової ручок, які виникають за рахунок високочастотних ударів бойків по поверхні металевих виробів, не перевищують допустимих нормативними документами рівнів (ГОСТ 12.1.001-89. Система стандартов безопасности труда УЛЬТРАЗВУК - Общие требования безопасности), що дає можливість гарантувати роботу оператора у відповідності до техніки безпеки.Vibrations on the surface of the main and side handles, which arise due to high-frequency impacts of strikers on the surface of metal products, do not exceed the levels allowed by regulatory documents (GOST 12.1.001-89. System of safety standards of work ULTRASOUND - General requirements of safety), which makes it possible to guarantee work the operator in accordance with safety regulations.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA Co.)

1. Ultrasonic hand tool for strain hardening and relaxation treatment of metals, containing a body, equipped with the main rear and side additional handles, in which, with the possibility of reciprocating movement on plastic slip rings, the active part of the tool is installed, in which, through a vibration isolation seal in on the nodal plane between the front and rear body cylinders with the help of a flange with holes for the passage of cooling air, an ultrasonic transducer is fixed on piezo ceramics, which has a front and rear reducing the vibration frequency of the lining, an oscillating speed transformer is attached to the front lining, which is in contact with the thickened ends of the rods impact elements located in the holes of the head, and the latter with the possibility of free rotation is located in the holder and fixed by a flat shaped spring, the holder is fixed on the front cylinder, on the inner surface of the rear cylinder there is a Hall sensor in a certain area opposite a magnet fixed in the housing and pins that limit the movement of the active part relative to the housing, a sealed connector for the power cable of the piezo ceramic transducer from the ultrasonic generator, a fan in a plastic housing that attaches to the rear cylinder, with the active moving part mounted in the body with the possibility of elastically pressing the impact elements to the surface being processed using a spring, which is characterized by the fact that the mass of the active part of the tool is three times greater than the mass of the body, decorated with rear and side handles.

2. The ultrasonic hand tool according to claim 1, which is characterized by the fact that the oscillating speed transformer is made of aluminum alloy, a nozzle made of high-strength titanium alloy with a thickness 25-30 times smaller than the wavelength of ultrasonic vibrations is screwed to its end, on the working surface of which a layer of superhard material is applied by electrospark alloying.

C. Ultrasonic hand tool according to claim 1, which is characterized by the fact that the Hall sensor is located on the movable part of the tool opposite the magnet so that when the operator excessively presses the tool against the processed surface, the power of the piezoceramic transducer is turned off and turned on again when the pressing force is reduced to permissible level (30 - 50 N).

4. Ultrasonic hand tool according to claim 1, which is characterized by the fact that a fan with a capacity of 40 l/min is located in the rear part of the tool to cool the piezoceramic transducer and the head with impact elements.

5. An ultrasonic hand tool according to claim 1, characterized in that the main rear handle is fixed to the body with the help of two elastic elements made of thin spring steel and covered with a porous anti-vibration material.

b. Ultrasonic hand tool according to claim 1, which differs in that the piezoceramic transducer is powered by an ultrasonic generator using a parallel resonance scheme with a frequency of 26-27 kHz.

7. Ultrasonic hand tool according to claim 1, which is characterized by the fact that the surface of piezoceramics and high-voltage electrodes are covered with an insulating compound.

Be hi Yi; : YOU'RE NOT ME; in:

I V.: I h oh I I x I IB WITH WHOM "that Hey 16 th ОБНЕВЕЕВНЯ Ж 3 х і and Ж similar і I В кн Her В and Z KU ! i x ! TT I and y; ME Y slati V: that hv zhh GK PE Showeya shi vk i Zh V B zh shi shi I . oh oh KAK niya Konya stan AVM i OOSHY t o p Y shi o: i m, eye Tao : Ye SHK i van zo Z KO shi i Gah -h a Bi vanih . en ke MO and Za z h i KK mch I z Zh S kray ru dk di wa m i SE Ki i sho i, PO, in Ge ; Zk V KU same (I - ZK. I che S | S ID still shk y shi she. I I with DN ES VN too even though Iz: b Х A ZU Da it Eh I 1 OH. Ko de ko; y b r vennis nn nn -x V Z still. M 5 es You How ik Because I | Mevrenku kan : ; and

EXEC. i TK ro Z KE ih y k sho eV y . ! her OK. "RB still | KE 3 из жа Boni нов и чн, и . y u km still MM Tires NAH oz i pn NYA SN I i EK "y Y E m . pen V X N sya she BO o i -3 N N x Sha v. 5 and Z Sei kn x 5 nedo VU rent EE SH; | ke EH ssekkttktkkyusvo skosu and She zn | as with Z ich N KK tey B Koh K Z GL ich B y it tu ge n g che y; х: ож соч, en) VOK

IS . BUT - bleh? t, ti 25 ke x ra t x ZA N M; ze shi shi YAN Fig 1 with revanch so sec den etude

Fig. 2