Aplikace ultrazvuku v průmyslové oblasti

1. Úvod

   Ultrazvukové zpracování využívá ultrazvukové vibrační nástroje k pohonu abrazivní suspenze mezi obrobkem a nástrojem, nárazům a leštění zpracovávané části obrobku, takže místní materiál je vyleptán do prášku. Pro perforaci, řezání, broušení atd. a způsob spojování obrobků ultrazvukovou vibrací. Ultrazvuková technologie zpracování je jednou ze speciálních technologií zpracování a lze ji často aplikovat na obtížně obrobitelné materiály, které se při tradičním zpracování obtížně dokončují. Technologie ultrazvukového zpracování, jako je ultrazvukové odstraňování, ultrazvuková povrchová úprava, ultrazvukové svařování a ultrazvukové zpracování.

 Ultrazvuk a jeho vlastnosti 

Šíření vibrací v elastickém prostředí se nazývá fluktuace, označovaná jako vlna. Fyzikální podstatou těkavosti je proces přenosu energie.

Slyšitelné zvukové vlny: zvukové vlny s frekvencí mezi 16 a 160 000 Hz.

Infrazvukové vlny: Zvukové vlny s frekvencí pod 16 Hz.

Ultrazvuk: Zvukové vlny s frekvencí vyšší než 16000 Hz.

Ultrazvukové vlny: Zvukové vlny s frekvencí vyšší než 1010 Hz.

2, základní charakteristiky ultrazvuku

(1) Ultrazvukové vlny, stejně jako zvukové vlny, mají různé rychlosti šíření, když se šíří v různých elastických médiích, jako jsou plyny, kapaliny a pevné látky.

(2) Ultrazvuková energie přenáší velmi silnou energii, která vyvíjí tlak (zvukový tlak) na překážky ve směru svého šíření. Ultrazvukové vlny jsou podélné vlny, jejichž vibrační energii lze měřit hustotou energie a jejich hustota energie může dosáhnout více než 100 W/cm2.

(3) Když se ultrazvuková vlna šíří v kapalném médiu, může generovat silný náraz a kavitaci na rozhraní a posílit zpracování.

(4) Ultrazvukové vlny budou produkovat odraz, interferenci a rezonanční jevy a dojde k superpozici vln, čímž se získá větší zpracovatelská energie.

tři. Principy a vlastnosti ultrazvukového obrábění

1. Základní princip ultrazvukového obrábění

Ultrazvukové obrábění využívá ultrazvukové vlny jako sílu k tlačení abraziva k dopadu na povrch obrobku při velmi vysoké rychlosti. Materiál obrobku se pod vlivem abraziva zničí a odpadne.

A. Ultrazvukový generátor převádí střídavý proud na ultrazvukové elektrické kmitání;

B. Převodník převádí elektrické oscilace na mechanické vibrace;

C. Houkačka zesiluje amplitudu na 0,05-0,1 mm a unášecí nástroj je ultrazvukově vibrován.

D. Nástroj tlačí brusivo k nárazu vysokou rychlostí, odhazuje obrobek, drtí povrchový materiál obrobku a odstraňuje jej;

E. Hydraulické rázové vlny a kavitace generované pracovní kapalinou urychlují šíření trhliny a destrukci povrchového materiálu.

F. Ultrazvukové zpracování je kombinovaným výsledkem mechanického rázu, leštění a kavitace. Dopad hraje hlavní roli.

2, vlastnosti ultrazvukového zpracování

(1) Vhodné pro zpracování různých tvrdých a křehkých materiálů, zejména nevodivých nekovových materiálů, jako je sklo, keramika, křemen, drahé kameny, diamanty a podobně.

(2) Nástroje mohou být vyrobeny z měkčích materiálů pro složitější tvary.

(3) Vzájemný pohyb nástroje a obrobku je jednoduchý, což zjednodušuje konstrukci stroje.

(4) Řezná síla je malá, řezné teplo je malé, nedochází k deformaci a hoření a přesnost zpracování a kvalita povrchu jsou také dobré.

čtyři. Zařízení pro ultrazvukové zpracování

     Zařízení pro ultrazvukové zpracování se také nazývá zařízení pro ultrazvukové zpracování. Ačkoli se zařízení pro ultrazvukové zpracování různých velikostí výkonu a různých společností liší strukturou, jejich součásti jsou v zásadě stejné.

    Zařízení pro zpracování ultrazvukem se obecně skládá z ultrazvukového generátoru, systému ultrazvukových vibrací (akustická součást), těla obráběcího stroje a systému cirkulace abrazivní pracovní tekutiny.

     Ultrazvukové zpracovatelské zařízení

  1, ultrazvukový generátor

Funkce: Transformace napájecí frekvence AC na ultrazvukovou frekvenci oscilace s určitým výstupním výkonem.

2. Akustické komponenty (převodníky, houkačky a zesilovač.)

Funkce: Přeměna vysokofrekvenční elektrické energie z ultrazvukového generátoru na mechanickou vibrační energii a ultrazvukové zpracování čelní plochy nástroje s vysokou frekvencí a malou amplitudou přes trychtýř.

Pětky. Aplikace zpracování ultrazvukové technologie

A. Přestože je produktivita ultrazvukového obrábění nižší než u EDM a elektrolytického obrábění, přesnost obrábění a kvalita povrchu je předčí.

B. Ještě důležitější je, že je možné zpracovávat polovodičové a nekovové tvrdé a křehké materiály, které se obtížně zpracovávají, jako je sklo, keramika, křemen, křemík, achát, drahé kameny, diamanty a podobně.

C. U některých kalených ocelí, matric z tvrdých slitin, matric pro tažení drátu, plastových forem atd. po EDM se často používá ultrazvukové leštění a konečná úprava k dalšímu snížení drsnosti povrchu.

1, typ (dutina) zpracování otvoru

 Ultrazvuk se v současnosti používá především při zpracování kulatých otvorů, otvorů, dutin, hnízd, mikropórů atd. křehkých a tvrdých materiálů.

2, řezání zpracování

Ultrazvukové zpracování křehkých tvrdých materiálů, jako je keramika, křemen, křemík, drahokamy atd., které je obtížné řezat běžnými způsoby zpracování, má výhody tenkého průřezu, úzké štěrbiny, vysoké přesnosti, vysoké produktivity a dobré hospodárnosti.

3, čištění ultrazvukem

Princip: Na základě výsledku kavitačního efektu čisticího roztoku při působení ultrazvukových vln. Silná nárazová kapalina generovaná kavitačním efektem působí přímo na čištěný díl, způsobuje zničení nečistot a odpadávání z čištěného povrchu.

Použití: Používá se především pro malé a středně přesné díly se složitou geometrií, vysokou kvalitou čištění a špatným čisticím účinkem jinými metodami, zejména hluboké malé otvory, mikro otvory, zakřivené otvory, slepé otvory, drážky, úzké štěrbiny atd. na obrobku. Jemné čištění, vysoká produktivita a rychlost čištění.

   V současné době se používá při čištění polovodičů a součástek integrovaných obvodů, přístrojových dílů, elektrických vakuových zařízení, optických součástek, lékařských přístrojů atd.

4, ultrazvukové svařování

Princip: Ultrazvukové vibrace se používají k odstranění oxidového filmu na povrchu obrobku, takže obrobek je vystaven na povrchu těla, takže povrchy dvou obrobků jsou třením zahřívány pod vlivem vysokorychlostních vibrací a afinitně spojeny dohromady.

Použití: Používá se ke svařování nylonových, plastových a hliníkových výrobků se snadno tvořícím se oxidovým filmem na povrchu. Lze jej také použít k zavěšení cínu a stříbra na nekovové povrchy, jako je keramika, aby se zlepšila pájitelnost těchto materiálů. Svařování vzácných kovů, které se obecně obtížně svařují. Jako je titan, molybden atd.

5, kompozitní zpracování

Ultrazvukové obrábění tvrdokovových materiálů, jako jsou tvrdé slitiny a žáruvzdorné slitiny, má nízkou rychlost zpracování a vysoké ztráty nástroje. Aby se zlepšila rychlost zpracování a snížily ztráty nástroje, používá se ke zpracování vstřikovačů ultrazvukové vstřikování, elektrolytické obrábění nebo EDM. Otvory nebo štěrbiny na zvlákňovací trysce mohou výrazně zvýšit produktivitu a kvalitu.

6, nedestruktivní testování

Ultrazvukové směrové vyzařování, odraz a průnik většiny materiálových vlastností pro nedestruktivní testování při měření vzdálenosti, řízení, monitorování a měření materiálu.