Zastosowanie ultradźwięków w przemyśle

1. Wprowadzenie

   Obróbka ultradźwiękowa wykorzystuje ultradźwiękowe narzędzia wibracyjne do napędzania zawiesiny ściernej pomiędzy przedmiotem obrabianym a narzędziem, uderzania i polerowania obrobionej części przedmiotu obrabianego, tak aby lokalny materiał został wytrawiony na proszek. Do perforowania, cięcia, szlifowania itp. oraz sposobu łączenia elementów za pomocą wibracji ultradźwiękowych. Technologia obróbki ultradźwiękowej jest jedną ze specjalnych technologii przetwarzania i często może być stosowana do materiałów trudnych w obróbce, które są trudne do wykonania w tradycyjnej obróbce. Technologia przetwarzania ultradźwiękowego, taka jak usuwanie ultradźwiękowe, ultradźwiękowe wykańczanie powierzchni, przetwarzanie zgrzewania ultradźwiękowego i przetwarzanie ultradźwiękowe.

 Ultradźwięki i ich właściwości 

Rozchodzenie się drgań w ośrodku sprężystym nazywa się fluktuacją i nazywa się falą. Fizyczną istotą zmienności jest proces przekazywania energii.

Słyszalne fale dźwiękowe: fale dźwiękowe o częstotliwości od 16 do 160 000 Hz.

Fale infradźwiękowe: Fale dźwiękowe o częstotliwości poniżej 16 Hz.

Ultradźwięki: Fale dźwiękowe o częstotliwości wyższej niż 16000 Hz.

Fale ultradźwiękowe: Fale dźwiękowe o częstotliwości wyższej niż 1010 Hz.

2, podstawowe cechy ultradźwięków

(1) Fale ultradźwiękowe, podobnie jak fale dźwiękowe, mają różną prędkość propagacji podczas propagacji w różnych ośrodkach elastycznych, takich jak gazy, ciecze i ciała stałe.

(2) Energia ultradźwiękowa przenosi bardzo silną energię, która wywiera nacisk (ciśnienie akustyczne) na przeszkody w kierunku jej propagacji. Fale ultradźwiękowe to fale podłużne, których energię drgań można mierzyć gęstością energii, a jej gęstość energii może sięgać ponad 100 W/cm2.

(3) Gdy fala ultradźwiękowa rozchodzi się w ciekłym ośrodku, może generować silne uderzenia i kawitację na granicy faz oraz wzmacniać przetwarzanie.

(4) Fale ultradźwiękowe będą powodować zjawiska odbicia, interferencji i rezonansu oraz nastąpi superpozycja fal, uzyskując w ten sposób większą energię przetwarzania.

trzy. Zasady i charakterystyka obróbki ultradźwiękowej

1. Podstawowa zasada obróbki ultradźwiękowej

Obróbka ultradźwiękowa wykorzystuje fale ultradźwiękowe jako siłę popychającą materiał ścierny w celu uderzenia w powierzchnię przedmiotu obrabianego z bardzo dużą prędkością. Materiał przedmiotu obrabianego ulega zniszczeniu i odpadaniu pod wpływem ścierniwa.

A. Generator ultradźwiękowy przekształca prąd przemienny w ultradźwiękową oscylację elektryczną;

B. Przetwornik przetwarza oscylacje elektryczne na wibracje mechaniczne;

C. Klakson wzmacnia amplitudę do 0,05-0,1 mm, a narzędzie wbijające jest poddawane wibracjom ultradźwiękowym.

D. Narzędzie popycha materiał ścierny, aby uderzyć z dużą prędkością, wyrzucić przedmiot obrabiany, zmiażdżyć materiał powierzchni przedmiotu obrabianego i usunąć go;

E. Fale uderzeniowe i kawitacja generowane przez płyn roboczy przyspieszają propagację pęknięć i niszczenie materiału powierzchniowego.

F. Obróbka ultradźwiękowa jest połączonym wynikiem uderzenia mechanicznego, polerowania i kawitacji. Wpływ odgrywa główną rolę.

2, charakterystyka obróbki ultradźwiękowej

(1) Nadaje się do obróbki różnych twardych i kruchych materiałów, zwłaszcza nieprzewodzących materiałów niemetalicznych, takich jak szkło, ceramika, kwarc, kamienie szlachetne, diamenty i tym podobne.

(2) Narzędzia mogą być wykonane z bardziej miękkich materiałów w przypadku bardziej złożonych kształtów.

(3) Względny ruch narzędzia i przedmiotu obrabianego jest prosty, co sprawia, że ​​konstrukcja maszyny jest prosta.

(4) Siła cięcia jest mała, ciepło cięcia jest małe, nie powstają odkształcenia i oparzenia, a precyzja obróbki i jakość powierzchni są również dobre.

cztery. Sprzęt do obróbki ultradźwiękowej

     Sprzęt do przetwarzania ultradźwiękowego nazywany jest również sprzętem do przetwarzania ultradźwiękowego. Chociaż urządzenia do przetwarzania ultradźwiękowego o różnej mocy i różne firmy różnią się budową, ich elementy są w zasadzie takie same.

    Urządzenie do obróbki ultradźwiękowej składa się zazwyczaj z generatora ultradźwiękowego, ultradźwiękowego układu wibracyjnego (elementu akustycznego), korpusu obrabiarki i układu cyrkulacji płynu roboczego ściernego.

     Urządzenie do przetwarzania ultradźwiękowego

  1, generator ultradźwiękowy

Funkcja: Przekształć częstotliwość zasilania AC w ​​oscylację częstotliwości ultradźwiękowej przy określonej mocy wyjściowej.

2. Elementy akustyczne (przetworniki, tuby i wzmacniacz).

Funkcja: Przekształcanie energii elektrycznej o wysokiej częstotliwości wyjściowej z generatora ultradźwiękowego na energię wibracji mechanicznych i obróbka ultradźwiękowa powierzchni czołowej narzędzia o wysokiej częstotliwości i małej amplitudzie przez róg.

Piątki. Zastosowanie do przetwarzania technologii ultradźwiękowej

A. Chociaż wydajność obróbki ultradźwiękowej jest niższa niż w przypadku obróbki EDM i obróbki elektrolitycznej, dokładność obróbki i jakość powierzchni są od nich lepsze.

B. Co ważniejsze, możliwa jest obróbka twardych i kruchych materiałów półprzewodnikowych i niemetalicznych, które są trudne w obróbce, takich jak szkło, ceramika, kwarc, krzem, agat, kamienie szlachetne, diamenty i tym podobne.

C. W przypadku niektórych stali hartowanych, matryc ze stopów twardych, matryc do ciągnienia drutu, form z tworzyw sztucznych itp. po obróbce elektroerozyjnej często stosuje się polerowanie i wykańczanie ultradźwiękowe w celu dalszego zmniejszenia chropowatości powierzchni.

1, obróbka otworów typu (wnęka).

 Ultradźwięki są obecnie stosowane głównie w obróbce okrągłych otworów, otworów, wgłębień, zagnieżdżeń, mikroporów itp. materiałów kruchych i twardych.

2, obróbka cięcia

Obróbka ultradźwiękowa kruchych, twardych materiałów, takich jak ceramika, kwarc, krzem, kamienie szlachetne itp., Które są trudne do cięcia zwykłymi metodami przetwarzania, ma zalety cienkiego przekroju, wąskiej szczeliny, wysokiej precyzji, wysokiej wydajności i dobrej ekonomii.

3, czyszczenie ultradźwiękowe

Zasada działania: Na podstawie efektu kawitacji roztworu czyszczącego pod wpływem fal ultradźwiękowych. Silnie uderzająca ciecz powstająca w wyniku zjawiska kawitacji działa bezpośrednio na czyszczoną część, powodując zniszczenie brudu i odpadnięcie z czyszczonej powierzchni.

Zastosowanie: Stosowany jest głównie do małych i średnio precyzyjnych części o złożonej geometrii, wysokiej jakości czyszczenia i słabym efekcie czyszczenia innymi metodami, szczególnie głębokich małych otworów, mikrootworów, zakrzywionych otworów, otworów nieprzelotowych, rowków, wąskich szczelin itp. na przedmiocie obrabianym. Dokładne czyszczenie, wysoka wydajność i szybkość oczyszczania.

   Obecnie stosowany do czyszczenia półprzewodników i elementów układów scalonych, części oprzyrządowania, elektrycznych urządzeń próżniowych, elementów optycznych, wyrobów medycznych itp.

4, zgrzewanie ultradźwiękowe

Zasada: Wibracje ultradźwiękowe służą do usuwania warstwy tlenku z powierzchni przedmiotu obrabianego, tak że przedmiot obrabiany jest odsłonięty na powierzchni korpusu, dzięki czemu powierzchnie dwóch przedmiotów obrabianych są podgrzewane przez tarcie pod wpływem wibracji o dużej prędkości i połączone ze sobą powinowactwem.

Zastosowanie: Służy do zgrzewania wyrobów nylonowych, plastikowych i aluminiowych z łatwo tworzącą się na powierzchni warstwą tlenku. Można go również używać do wieszania cyny i srebra na powierzchniach niemetalowych, takich jak ceramika, aby poprawić lutowność tych materiałów. Spawanie rzadkich metali, które są na ogół trudne do spawania. Takie jak tytan, molibden itp.

5, przetwarzanie złożone

Obróbka ultradźwiękowa twardych materiałów metalowych, takich jak stopy twarde i stopy żaroodporne, charakteryzuje się niską prędkością przetwarzania i dużą stratą narzędzia. Aby poprawić prędkość obróbki i zmniejszyć straty narzędzia, do obróbki wtryskiwaczy stosuje się wtrysk ultradźwiękowy, obróbkę elektrolityczną lub elektroerozję. Otwory lub szczeliny w dyszy przędzalniczej mogą znacznie zwiększyć produktywność i jakość.

6, badania nieniszczące

Kierunkowa emisja ultradźwiękowa, odbicie i penetracja większości właściwości materiałów do badań nieniszczących w zakresie ustalania odległości, kontroli, monitorowania i pomiarów materiałów.