L'application des ultrasons dans le domaine industriel

1. Présentation

   Le traitement par ultrasons utilise des outils de vibration ultrasonique pour entraîner la suspension abrasive entre la pièce et l'outil, impacter et polir la partie traitée de la pièce, de sorte que le matériau local soit gravé en poudre. Pour la perforation, la découpe, le meulage, etc., et une méthode d'assemblage des pièces par vibration ultrasonique. La technologie de traitement par ultrasons est l'une des technologies de traitement spéciales et peut souvent être appliquée à des matériaux difficiles à usiner et à réaliser avec un traitement traditionnel. Technologie de traitement par ultrasons telle que le traitement d'élimination par ultrasons, la finition de surface par ultrasons, le traitement de soudage par ultrasons et le traitement par ultrasons.

 L'échographie et ses caractéristiques 

La propagation des vibrations dans un milieu élastique est appelée fluctuation, appelée onde. L’essence physique de la volatilité est le processus de transfert d’énergie.

Ondes sonores audibles : ondes sonores d'une fréquence comprise entre 16 et 160 000 Hz.

Ondes infrasonores : Ondes sonores dont la fréquence est inférieure à 16 Hz.

Ultrasonique : Ondes sonores d'une fréquence supérieure à 16 000 Hz.

Ondes ultrasoniques : Ondes sonores d'une fréquence supérieure à 1010 Hz.

2, les caractéristiques de base de l'échographie

(1) Les ondes ultrasoniques, comme les ondes sonores, ont des vitesses de propagation différentes lorsqu'elles se propagent dans différents milieux élastiques tels que les gaz, les liquides et les solides.

(2) L'énergie ultrasonique transfère une énergie très forte, qui exerce une pression (pression sonore) sur les obstacles dans sa direction de propagation. Les ondes ultrasoniques sont des ondes longitudinales dont l'énergie de vibration peut être mesurée par densité énergétique, et sa densité énergétique peut atteindre plus de 100 W/cm2.

(3) Lorsque l'onde ultrasonore se propage dans le milieu liquide, elle peut générer un fort impact et une cavitation à l'interface et renforcer le traitement.

(4) Les ondes ultrasoniques produiront des phénomènes de réflexion, d'interférence et de résonance, et la superposition des ondes se produira, obtenant ainsi une plus grande énergie de traitement.

trois. Principes et caractéristiques de l'usinage par ultrasons

1. Le principe de base de l'usinage par ultrasons

L'usinage par ultrasons utilise des ondes ultrasonores comme puissance pour pousser l'abrasif afin d'impacter la surface de la pièce à très grande vitesse. Le matériau de la pièce est détruit et tombe sous l'impact de l'abrasif.

A. Le générateur ultrasonique convertit le courant alternatif en une oscillation électrique ultrasonique ;

B. Le transducteur convertit les oscillations électriques en vibrations mécaniques ;

C. Le klaxon amplifie l'amplitude à 0,05-0,1 mm et l'outil d'entraînement vibre par ultrasons.

D. L'outil pousse l'abrasif pour percuter à grande vitesse, lancer la pièce, écraser le matériau de la surface de la pièce et l'enlever ;

E. Les ondes de choc hydrauliques et la cavitation générées par le fluide de travail accélèrent la propagation des fissures et la destruction du matériau de surface.

F. Le traitement par ultrasons est le résultat combiné de l’impact mécanique, du polissage et de la cavitation. L'impact joue un rôle majeur.

2, les caractéristiques du traitement par ultrasons

(1) Convient au traitement de divers matériaux durs et cassants, en particulier des matériaux non métalliques non conducteurs tels que le verre, la céramique, le quartz, les pierres précieuses, les diamants, etc.

(2) Les outils peuvent être fabriqués à partir de matériaux plus souples pour des formes plus complexes.

(3) Le mouvement relatif de l'outil et de la pièce est simple, ce qui simplifie la structure de la machine.

(4) La force de coupe est faible, la chaleur de coupe est faible, aucune déformation ni brûlure ne sont causées, et la précision du traitement et la qualité de la surface sont également bonnes.

quatre. Équipement de traitement par ultrasons

     L'équipement de traitement par ultrasons est également appelé équipement de traitement par ultrasons. Bien que les équipements de traitement par ultrasons de différentes tailles de puissance et de différentes entreprises soient de forme structurelle différente, leurs composants sont fondamentalement les mêmes.

    Le dispositif de traitement ultrasonique se compose généralement d'un générateur ultrasonique, d'un système de vibration ultrasonique (composant acoustique), d'un corps de machine-outil et d'un système de circulation de fluide de travail abrasif.

     Dispositif de traitement par ultrasons

  1, générateur ultrasonique

Fonction : Transformez la fréquence d'alimentation AC en une oscillation de fréquence ultrasonique avec une certaine puissance de sortie.

2. Composants acoustiques (transducteurs, klaxons et booster.)

Fonction : conversion de la production d'énergie électrique à haute fréquence du générateur ultrasonique en énergie de vibration mécanique et traitement par ultrasons de la face d'extrémité de l'outil à haute fréquence et de petite amplitude à travers le klaxon.

Cinq. Application de traitement de la technologie ultrasonique

A. Bien que la productivité de l'usinage par ultrasons soit inférieure à celle de l'usinage EDM et électrolytique, la précision d'usinage et la qualité de surface leur sont supérieures.

B. Plus important encore, il est possible de traiter des matériaux semi-conducteurs et non métalliques durs et cassants difficiles à traiter, tels que le verre, la céramique, le quartz, le silicium, l'agate, les pierres précieuses, les diamants, etc.

C. Pour certains aciers trempés, matrices en alliage dur, matrices de tréfilage, moules en plastique, etc. après EDM, le polissage et la finition par ultrasons sont souvent utilisés pour réduire davantage la rugosité de la surface.

1, type de traitement des trous (cavité)

 Les ultrasons sont actuellement principalement utilisés dans le traitement de trous ronds, de trous, de cavités, d'imbrications, de micropores, etc. de matériaux cassants et durs.

2, traitement de coupe

Le traitement par ultrasons de matériaux durs et fragiles tels que la céramique, le quartz, le silicium, les pierres précieuses, etc., difficiles à couper par les méthodes de traitement ordinaires, présente les avantages d'une section mince, d'une fente étroite, d'une haute précision, d'une productivité élevée et d'une bonne économie.

3, nettoyage par ultrasons

Principe : Basé sur le résultat de l’effet de cavitation de la solution nettoyante sous l’action des ondes ultrasonores. Le liquide à fort impact généré par l'effet de cavitation agit directement sur la pièce à nettoyer, provoquant la destruction de la saleté et la chute de la surface à nettoyer.

Application : il est principalement utilisé pour les pièces de petite et moyenne précision avec une géométrie complexe, une qualité de nettoyage élevée et un mauvais effet de nettoyage par d'autres méthodes, en particulier les petits trous profonds, les micro-trous, les trous incurvés, les trous borgnes, les rainures, les fentes étroites, etc. Nettoyage fin, productivité et taux de purification élevés.

   Actuellement utilisé dans le nettoyage des semi-conducteurs et des composants de circuits intégrés, des pièces d'instrumentation, des appareils électriques à vide, des composants optiques, des dispositifs médicaux, etc.

4, soudage par ultrasons

Principe : La vibration ultrasonique est utilisée pour enlever le film d'oxyde sur la surface de la pièce, de sorte que la pièce soit exposée sur la surface du corps, de sorte que les surfaces des deux pièces soient chauffées par friction sous l'impact d'une vibration à grande vitesse et liées par affinité.

Application : il est utilisé pour souder des produits en nylon, en plastique et en aluminium avec un film d'oxyde facile à former sur la surface. Il peut également être utilisé pour suspendre de l'étain et de l'argent sur des surfaces non métalliques telles que la céramique afin d'améliorer la soudabilité de ces matériaux. Soudage de métaux rares généralement difficiles à souder. Comme le titane, le molybdène, etc.

5, traitement composite

L'usinage par ultrasons de matériaux métalliques durs tels que les alliages durs et les alliages résistants à la chaleur présente une faible vitesse de traitement et une perte d'outil élevée. Afin d'améliorer la vitesse de traitement et de réduire la perte d'outils, l'injection ultrasonique, l'usinage électrolytique ou EDM est utilisé pour traiter les injecteurs. Les trous ou les fentes sur la filière peuvent augmenter considérablement la productivité et la qualité.

6, tests non destructifs

Émission directionnelle, réflexion et pénétration ultrasoniques de la plupart des propriétés des matériaux pour les tests non destructifs de télémétrie, de contrôle, de surveillance et de mesure des matériaux.