Действие на организм
Низкочастотный ультразвук кроме общего воздействия на организм работающих через воздух, оказывает локальное действие при соприкосновении с обрабатываемыми деталями и средствами, в которых возбуждены колебания (ультразвуковые вибрации). Чаще всего под таким действием могут быть кисти рук при удержании инструментом обрабатываемой детали (лужение, пайка), при загрузке деталей в ванны, и т.д.
Локальное воздействие от мощных установок (6-7 Вт/см2) весьма опасно, так как может приводить к поражению периферического нервного и суставного аппарата в местах контакта (вегетативные полиневриты, порезы пальцев, кистей и предплечья). Контактное воздействие ультразвука чаще всего имеет место в момент загрузки и выгрузки деталей из ультразвуковых волн, длительностью 20 - 30 с и более.
У работающих на низкочастотных ультразвуковых установках при интенсивности шума и ультразвука вышеустановленных норм, могут развиваться функциональные изменения центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой системы, слухового и вестибулярного анализатора и др.
Рабочие жалуются на головные боли, головокружение, повышенную утомляемость, раздражительность, нарушение сна (сонливость днем), ослабление слуха.
⬆Гигиеническое нормирование
Допустимые уровни звукового давления ультразвуковых установок следует принимать согласно «Санитарным нормам и правилам при работе с оборудованием, создающим ультразвук, передаваемый локальным путем на руки работающих» за №2282-80 и ГОСТ 12-1-001-83 «Ультразвук. Общие требования безопасности». Эти документы устанавливают:
- допустимые уровни звуковых и ультразвуковых колебаний, создаваемых на рабочих местах в диапазоне частот 11,2 — 100 кГц;
- условия изменения звукового и ультразвукового давления;
- требования к измерительной аппаратуре; - требования по ограничению действия на организм работающих ультразвуковых и звуковых колебаний при технологическом применении низкочастотного ультразвука.
⬆Профилактические мероприятия
В основе профилактики вредного действия ультразвука, а также шума ультразвукового технологического оборудования лежат в первую очередь меры технологического характера:
- создание автоматического ультразвукового оборудования (для мойки тары, очистки деталей) с отключением его при выполнении вспомогательных операций;
- применение установок с дистанционным управлением;
- использование маломощного оборудования в 20 - 40 дБ интенсивности (при ультразвуковой очистке деталей, пайке, сверлении и др.);
- оборудование установок звукоизолирующими устройствами (кожухи, экраны) из листовой стали или дюраля, покрытого звукопоглащающими материалами (рубероид, техническая резина, пластмассы типа «Агат», антивибрит, гетинакс, противошумная мастика ВМ);
- размещение установок с общим уровнем 135 дБ в кабинах со звукоизоляцией;
- использование средств индивидуальной защиты -противошумы (ГОСТ 15762-70);
- соблюдение требований к ультразвуковой характеристике оборудования определенных ГОСТом 121001-73.
Предприятие - изготовитель должно указывать в эксплутационной документации производственного оборудования ультразвуковую характеристику - уровни звукового давления в 1/3 октавных полосах принятого диапазона частот, измеряемые в контрольных точках на высоте 1,5 м от пола, на расстоянии 5 м от контура оборудования и не менее 2 м от отражающих поверхностей. Измерения следует производить не менее чем в четырех контрольных точках по контуру оборудования, при этом расстояние между точками измерения не должно превышать 1 м. В паспорт оборудования вносится максимальная из измерительных величин.
⬆Частые вопросы
1. Что такое ультразвук и каков его частотный диапазон в промышленности?
Ультразвук — это звуковые колебания с частотой выше верхнего порога слышимости человеческого уха (около 20 кГц). В промышленных применениях обычно используются частоты от 20 кГц до нескольких мегагерц, в зависимости от конкретной задачи.
2. Каков основной принцип ультразвуковой очистки?
Принцип основан на явлении кавитации. Ультразвуковые волны создают в жидкости зоны высокого и низкого давления. В зонах низкого давления образуются микроскопические пузырьки пара или газа (кавитационные пузырьки), которые, схлопываясь, создают ударные волны, отрывающие загрязнения с поверхности обрабатываемых деталей.
3. Где применяется ультразвуковая сварка?
Ультразвуковая сварка широко используется для соединения пластиков и металлов (преимущественно цветных). Её применяют в автомобильной промышленности, электронике (корпуса микросхем, аккумуляторы), производстве упаковки, медицинских изделий (фильтры, маски) и бытовых товаров.
4. Как ультразвук используется для неразрушающего контроля (НК)?
Ультразвуковой дефектоскоп посылает в материал высокочастотный звуковой импульс. Отражаясь от внутренних дефектов (трещин, полостей, расслоений) или задней поверхности изделия, импульс возвращается к датчику. Анализируя время и амплитуду отраженного сигнала, определяют расположение и размер дефекта.
5. Что такое ультразвуковой расходомер и как он работает?
Это прибор для измерения расхода жидкости или газа. Чаще всего используется время-импульсный метод: датчики попеременно излучают и принимают ультразвуковые сигналы по направлению потока и против него. Разность времен прохождения сигналов прямо пропорциональна скорости потока.
6. Какие факторы влияют на эффективность ультразвуковой очистки?
На эффективность влияют: частота ультразвука (низкие частоты дают более агрессивную кавитацию), мощность, температура и химический состав моющего раствора, геометрия ванны и расположение деталей, а также продолжительность очистки.
7. В чем преимущества ультразвуковой сварки перед другими методами?
Преимущества включают: высокую скорость процесса (доли секунды), отсутствие необходимости в расходных материалах (клеи, припои), чистоту шва, возможность сварки через некоторые промежуточные слои, низкое энергопотребление и возможность локального нагрева без повреждения соседних зон.
8. Как ультразвук применяется для измерения уровня жидкости в резервуарах?
Датчик, установленный в верхней части резервуара, излучает ультразвуковой импульс в направлении поверхности жидкости. Импульс отражается от поверхности и возвращается к датчику. Измеряя время между излучением и приемом сигнала, вычисляют расстояние до поверхности, а значит, и уровень заполнения.
9. Каковы ограничения ультразвуковой дефектоскопии?
Ограничения метода: необходимость контактной среды (гель, вода, масло) для передачи ультразвука, сложность контроля материалов с крупнозернистой структурой (чугун, некоторые сплавы), требование относительно гладкой поверхности для контакта, трудности с выявлением дефектов, расположенных близко к поверхности.
10. Что такое ультразвуковая обработка (кавитационная технология) и где она используется?
Это использование интенсивной ультразвуковой кавитации для физико-химических процессов: диспергирования (создание суспензий и эмульсий), экстракции (извлечение веществ из сырья), дегазации жидкостей, ускорения химических реакций (сонахимия), получения наноматериалов.
11. Как устроен и работает пьезоэлектрический преобразователь?
Это основной источник ультразвука. Он состоит из пьезоэлектрического элемента (например, керамики на основе цирконата-титаната свинца), который при подаче переменного электрического напряжения механически деформируется с высокой частотой, генерируя ультразвуковые колебания.
12. Какие меры безопасности необходимы при работе с промышленным ультразвуковым оборудованием?
Хотя ультразвук не слышен, он может оказывать воздействие на организм. Необходимо: использование СИЗ (защитные наушники от структурного шума), ограничение времени контакта с виброоборудованием, соблюдение инструкций по эксплуатации, регулярные медицинские осмотры.
13. Где применяется ультразвуковая пайка и каковы ее особенности?
Ультразвуковая пайка используется для соединения материалов, плохо поддающихся обычной пайке (алюминий, нержавеющая сталь). Ультразвук разрушает оксидную пленку на поверхности металла, что позволяет припою смачивать основу без использования агрессивных флюсов.
14. Как ультразвук используется для контроля толщины материалов?
Ультразвуковой толщиномер измеряет время, за которое импульс проходит через материал от поверхности до тыльной стороны и обратно. Зная скорость распространения ультразвука в данном материале, прибор автоматически вычисляет и отображает толщину.
⬆