ОБ ЭНЕРГИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ив

FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY 3 2023

https://doi.org/10.21122/1683-6065-2023-3-116-118

Поступила 15.08.2023 Received 15.08.2023

ОБ ЭНЕРГИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Аэродинамическое звуковое упрочнение (АДУ) характеризуется предварительным нагревом до 300320 °С, выдержкой в течение 30 мин, а затем воздействием в течение 4 мин звуком частотой 140-170 Гц и его «...волновой энергии с плотностью потока энергии в диапазоне 0,25-0,42 Вт/м2 ...» [1]. Введение процитированного термина некорректно, так как в акустике имеется общеизвестный научный термин -интенсивность звука.

Авторы работы [2] исключают какие-либо изменения в кристаллической решетке и упрочнение под воздействием аэродинамической звуковой обработки АДУ, так как интенсивность звука крайне низкая, чтобы произвести какие-либо изменения в кристаллической решетке.

В самом деле, согласно закону Стефана-Больцмана, излучательная способность нагретого тела составляет величину [3]:

Е = С0 е (Г/100)4, (1)

где С0 = 5,67 Вт / (м2 К4) - константа излучения абсолютно черного тела; е - степень черноты тела; Т - абсолютная температура, К.

Принимая е = 0,9, рассчитаем указанную величину для тела, нагретого до комнатной температуры 20 °С (293,15 К) и температуры предварительного нагрева АДУ 300-320 °С (573,15-593,15 К). Получим соответственно Е20 = 377 Вт/м2 и Е300-320 = 5507-6317 Вт/м2. Эти величины соответственно на 3 и 4 порядка превышают интенсивность звука при АДУ 0,25-0,42 Вт/м2, поэтому, а также принимая во внимание утверждение о фононном характере воздействия, инициируемого звуком [1] и учитывая фононную теорию теплоемкости, можно говорить только о тепловом эффекте звука при АДУ. Температура, соответствующая таким низким значениям, найдена посредством преобразованной относительно Т формулы Стефана-Больцмана (1)

Т = (1004 Е / (С0 е))0,25. (2)

Подставив в (2) значения 0,25 Вт/м2, а затем 0,42 Вт/м2, получим соответственно 47,05 К (-226 °С) и 53,56 К (-220 °С), т. е. тепловой эффект от звука при АДУ ничтожно мал.

Учитывая, «.что нагрев твердых сплавов до температуры хладноломкости (300-320 °С) увеличивает энергию свободных колебаний атомов кристаллической решетки до (1,2-4,5) • 10-21Дж» [1], а также вышесказанное, величина свободной энергии от воздействия звука при АДУ составит величину, меньшую

ЭЗВ = 4,5 • 10-21 • 0,42/5507 = 3,4 • 10-25 Дж.

В связи с этим смещения атомов кристаллической решетки, какие-либо ее изменения и упрочнение при аэродинамическом звуковом воздействии невозможны. Более того, исключено какое-либо динамическое воздействие на твердый сплав и другие материалы от метода АДУ. Все это подтверждает ошибочность, неадекватность физико-математической модели АДУ, отсутствие его теоретических основ и практической значимости [2, 4-8].

ЛИТЕРАТУРА

1. Жигалов, А. Н. Теоретические и технологические основы аэродинамического звукового упрочнения твердосплавного инструмента для процессов прерывистого резания: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Минск, 2021. 44 с.

2. Марукович, Е. И. Влияние аэродинамического звукового воздействия на свойства твердых сплавов / Е. И. Марукович, В. Ю. Стеценко // Материалы IV междунар. науч. конф. Витебск, 2023.

3. Головинцев, А. Г. Техническая теплотехника и теплопередача / А. Г. Головинцев, Ю. Н. Юдаев, Е. И. Федотов. М.: Машиностроение, 1970. 295 с.

ЛИТЬЕ И МЕТАЛЛУРГИЯ 3 2023

4. Стеценко, В.Ю. О методе аэродинамического звукового упрочнения металлокерамических твердых сплавов / В. Ю. Сте-ценко // Литье и металлургия. 2022. № 4. С. 137-138.

5. Улитенок, А. О. Влияние метода аэродинамического звукового упрочнения на твердость чугуна / А. О. Улитенок // Литье и металлургия. 2023. № 1. С. 146-147.

6. Карабинов, Д. Р. Философский аспект основы теории аэродинамического звукового упрочнения / Д. Р. Карабанов // Литье и металлургия. 2023. № 1. С. 148.

7. Стеценко, В. Ю. Расчет среднего звукового давления при обработке сплавов методом аэродинамического звукового упрочнения / В. Ю. Стеценко // Литье и металлургия. 2023. № 2. С. 136.

8. Улитенок, А. О. Явления в кристаллической решетке при аэродинамическом звуковом упрочнении / А. О. Улитенок // Литье и металлургия. 2023. № 2. С. 141-142.

С. А. ЛУШПАЙ, г. Санкт-Петербург, Россия. E-mail: ser.luschpai@yandex.ru, тел. +7 (953) 368-76-68