Ultraäänen käyttömahdollisuudet iskumelun torjunnassa

Abstract

Metalliteollisuuden raskaslevytöissä syntyvä melu on merkittävä meluvammojen aiheuttaja. Levytöissä syntyy erittäin voimakasta iskumelua, kun iskuenergiaa käytetään hitsauksessa tai taivutuksessa syntyneiden muotovirheiden korjaamiseen. Muotovirheitä voidaan korjata ilman iskumelua esimerkiksi laukaisemalla ultraäänienergialla rakenteessa olevia jäännösjännityksiä. Kirjallisuustutkimuksen mukaan on ultraäänen lukuisissa laboratoriokokeissa todettu saavan metallien myötöjännityksen laskemaan. Tätä vaikutusta on pyritty käyttämään hyväksi muovaavassa työstössä, mutta laajamittaisia käytännön sovellutuksia ei ultraäänellä muovaavassa työstössä ole. Ultraääntä on onnistuneesti kokeiltu myös hitsauksessa syntyneiden jäännösjännitysten laukaisussa. Ultraäänen aiheuttaman myötöjännityksen laskun mekanismeista ei ole yksimielisyyttä, mutta todennäköisin vaikutustapa on energiahäviöiden kautta dislokaatiomekanismin toimintaa aktivoiva vaikutus. Myös työhygieeninen tietämys ultraäänestä on puutteellista. Tehty koesarja osoittaa, että ultraäänellä voidaan laukaista taivutetuissa kappaleissa olevia jäännösjännityksiä ja saada näin muodonmuutosta tapahtumaan. Koekappaleiden ultraäänikäsittelyssä eri tekijät vaikuttivat eri tavoin saavutettuun tulokseen. Voimakkaimmin muodonmuutosta lisäsi ultraäänitehon kasvattaminen ja voimakkaimmin sitä vähensi kappaleen paksuuden kasvattaminen. Materiaalin (Fe37 ja Fe52) myötörajan vaikutus jäi kokeissa epäselväksi. Koetulosten perusteella näyttää myös siltä, että koekappaleiden ultraäänikäsittelyssä käytetyn energiatiheyden ja jäännösjännitysten laukeamisen välinen yhteys ei ole yksikäsitteinen. Koska koesarjan laajuus oli rajoitettu, jäi tutkittavana olleen ilmiön, jäännösjännitysten laukeamisen ultraäänen vaikutuksesta, todellinen luonne hämäräksi. Todennäköisesti jäännösjännitysten laukeamisessa ultraäänen vaikutuksesta on vaikuttamassa kynnysilmiöitä, joita ei tehdyssä koesarjassa saatu esiin. Koesarjaa suoritettaessa havaittiin myös, että menetelmää kehitettäessä on ultraäänen ja kuuloalueen äänen tekniseen torjuntaan kiinnitettävä huomiota. Ultraäänimenetelmän kehittäminen käytäntöön soveltuvaksi edellyttää laajamittaista jatkotutkimusta. Tällaiselle tutkimukselle luo edellytyksiä ultraäänitekniikkaan kansainvälisesti tunnettava mielenkiinto ja sitä motivoi metalliteollisuuden meluntorjunnan asema yhtenä työsuojelun painopistealueena. /Kir09