Aplicarea ultrasunetelor în industrie

1. Introducere

   Procesarea cu ultrasunete folosește unelte cu vibrații ultrasonice pentru a conduce suspensia abrazivă dintre piesa de prelucrat și unealtă, impactează și lustruiește partea prelucrată a piesei de prelucrat, astfel încât materialul local să fie gravat în pulbere. Pentru perforare, tăiere, șlefuire etc. și o metodă de îmbinare a pieselor de prelucrat prin vibrație ultrasonică. Tehnologia de prelucrare cu ultrasunete este una dintre tehnologiile speciale de prelucrare și poate fi adesea aplicată materialelor greu de prelucrat, care sunt greu de finalizat în procesarea tradițională. Tehnologie de procesare cu ultrasunete, cum ar fi procesarea de îndepărtare cu ultrasunete, finisarea suprafeței cu ultrasunete, procesarea de sudare cu ultrasunete și prelucrarea cu ultrasunete.

 Ultrasunetele și caracteristicile sale 

Propagarea vibrației într-un mediu elastic se numește fluctuație, denumită undă. Esența fizică a volatilității este procesul de transfer de energie.

Unde sonore audibile: unde sonore cu o frecvență între 16 și 160000 Hz.

Unde infrasunete: unde sonore cu o frecvență sub 16 Hz.

Ultrasunete: unde sonore cu o frecvență mai mare de 16000 Hz.

Unde ultrasonice: unde sonore cu o frecvență mai mare de 1010 Hz.

2, caracteristicile de bază ale ultrasunetelor

(1) Undele ultrasonice, precum undele sonore, au viteze de propagare diferite atunci când se propagă în diferite medii elastice, cum ar fi gaze, lichide și solide.

(2) Energia ultrasonică transferă o energie foarte puternică, care exercită presiune (presiunea sonoră) asupra obstacolelor din direcția sa de propagare. Undele ultrasonice sunt unde longitudinale a căror energie de vibrație poate fi măsurată prin densitatea de energie, iar densitatea sa de energie poate ajunge la mai mult de 100W/cm2.

(3) Când unda ultrasonică se propagă în mediul lichid, poate genera un impact puternic și cavitație la interfață și poate consolida procesarea.

(4) Undele ultrasonice vor produce fenomene de reflexie, interferență și rezonanță, iar suprapunerea undelor va avea loc, obținându-se astfel o energie de procesare mai mare.

trei. Principii și caracteristici ale prelucrării cu ultrasunete

1. Principiul de bază al prelucrarii cu ultrasunete

Prelucrarea cu ultrasunete folosește undele ultrasonice ca putere de a împinge abrazivul pentru a impacta suprafața piesei de prelucrat la o viteză foarte mare. Materialul piesei de prelucrat este distrus și cade sub impactul abrazivului.

A. Generatorul de ultrasunete transformă curentul alternativ într-o oscilație electrică ultrasonică;

B. Traductorul transformă oscilațiile electrice în vibrații mecanice;

C. Claxonul amplifică amplitudinea la 0,05-0,1 mm, iar instrumentul de antrenare este vibrat cu ultrasunete.

D. Instrumentul împinge abrazivul pentru a lovi cu viteză mare, aruncă piesa de prelucrat, zdrobește materialul de suprafață a piesei de prelucrat și scoate-l;

E. Undele de șoc hidraulice și cavitația generate de fluidul de lucru accelerează propagarea fisurilor și distrugerea materialului de suprafață.

F. Procesarea cu ultrasunete este rezultatul combinat al impactului mecanic, lustruirii și cavitației. Impactul joacă un rol major.

2, caracteristicile prelucrării cu ultrasunete

(1) Potrivit pentru prelucrarea diferitelor materiale dure și casante, în special materiale nemetalice neconductoare, cum ar fi sticlă, ceramică, cuarț, pietre prețioase, diamante și altele asemenea.

(2) Uneltele pot fi realizate din materiale mai moi pentru forme mai complexe.

(3) Mișcarea relativă a sculei și a piesei de prelucrat este simplă, ceea ce face structura mașinii simplă.

(4) Forța de tăiere este mică, căldura de tăiere este mică, deformarea și arsurile nu sunt cauzate, iar precizia prelucrării și calitatea suprafeței sunt, de asemenea, bune.

patru. Echipamente de prelucrare cu ultrasunete

     Echipamentul de procesare cu ultrasunete se mai numește și echipament de procesare cu ultrasunete. Deși echipamentele de procesare cu ultrasunete de diferite mărimi de putere și diferite companii sunt diferite în formă structurală, componentele lor sunt practic aceleași.

    Dispozitivul de procesare cu ultrasunete constă în general dintr-un generator de ultrasunete, un sistem de vibrații ultrasonice (componentă acustică), un corp de mașină-uneltă și un sistem de circulație a fluidului de lucru abraziv.

     Dispozitiv de procesare cu ultrasunete

  1, generator de ultrasunete

Funcție: Transformați frecvența de alimentare AC într-o oscilație de frecvență ultrasonică cu o anumită putere de ieșire.

2. Componente acustice (transductoare, claxone și amplificator.)

Funcție: conversia energiei electrice de înaltă frecvență de la generatorul de ultrasunete în energie de vibrație mecanică și procesarea cu ultrasunete a părții de capăt a instrumentului cu frecvență înaltă și amplitudine mică prin corn.

Cinci. Aplicație de prelucrare a tehnologiei cu ultrasunete

A. Deși productivitatea prelucrării cu ultrasunete este mai mică decât a prelucrării EDM și electrolitică, precizia prelucrării și calitatea suprafeței sunt superioare acestora.

B. Mai important, este posibil să se prelucreze materiale semiconductoare și nemetalice dure și fragile care sunt dificil de prelucrat, cum ar fi sticlă, ceramică, cuarț, siliciu, agat, pietre prețioase, diamante și altele asemenea.

C. Pentru unele oțeluri întărite, matrițe din aliaj dur, matrițe de trefilare, matrițe din plastic etc. după EDM, lustruirea și finisarea cu ultrasunete sunt adesea folosite pentru a reduce și mai mult rugozitatea suprafeței.

1, tip (cavitate) de prelucrare a orificiilor

 În prezent, ultrasunetele sunt utilizate în principal în prelucrarea găurilor rotunde, găurilor, cavităților, cuiburilor, microporilor etc. a materialelor fragile și dure.

2, prelucrare de tăiere

Prelucrarea cu ultrasunete a materialelor dure fragile, cum ar fi ceramica, cuarțul, siliciul, pietrele prețioase etc., care sunt greu de tăiat prin metode obișnuite de prelucrare, are avantajele secțiunii subțiri, fantei înguste, precizie ridicată, productivitate ridicată și economie bună.

3, curățare cu ultrasunete

Principiu: Bazat pe rezultatul efectului de cavitație al soluției de curățare sub acțiunea undelor ultrasonice. Lichidul puternic de impact generat de efectul de cavitație acționează direct asupra piesei de curățat, provocând distrugerea murdăriei și căderea de pe suprafața de curățat.

Aplicație: Este folosit în principal pentru piese de precizie mică și medie cu geometrie complexă, calitate înaltă de curățare și efect slab de curățare prin alte metode, în special găuri mici adânci, micro găuri, găuri curbate, găuri oarbe, caneluri, fante înguste etc. pe piesa de prelucrat. Curățare fină, productivitate ridicată și rata de purificare.

   Folosit în prezent în curățarea semiconductorilor și a componentelor circuitelor integrate, a pieselor de instrumentare, a dispozitivelor electrice de vid, a componentelor optice, a dispozitivelor medicale etc.

4, sudare cu ultrasunete

Principiu: Vibrația cu ultrasunete este utilizată pentru a îndepărta pelicula de oxid de pe suprafața piesei de prelucrat, astfel încât piesa de prelucrat să fie expusă pe suprafața corpului, astfel încât suprafețele celor două piese de prelucrat să fie încălzite prin frecare sub impactul vibrațiilor de mare viteză și legate prin afinitate.

Aplicație: Este folosit pentru sudarea produselor din nailon, plastic și aluminiu cu peliculă de oxid ușor de format la suprafață. Poate fi folosit și pentru a atârna tablă și argint pe suprafețe nemetalice, cum ar fi ceramica, pentru a îmbunătăți lipirea acestor materiale. Sudarea metalelor rare care sunt în general dificil de sudat. Cum ar fi titanul, molibdenul etc.

5, prelucrare compozită

Prelucrarea cu ultrasunete a materialelor metalice dure, cum ar fi aliajele dure și aliajele rezistente la căldură, are viteză scăzută de prelucrare și pierderi mari de scule. Pentru a îmbunătăți viteza de procesare și a reduce pierderile de scule, injecția cu ultrasunete, prelucrarea electrolitică sau EDM este utilizată pentru a procesa injectoare. Găurile sau fantele de pe filă pot crește foarte mult productivitatea și calitatea.

6, testare nedistructivă

Emisia direcțională cu ultrasunete, reflexia și pătrunderea majorității proprietăților materialelor pentru testarea nedistructivă în domeniul, controlul, monitorizarea și măsurarea materialului.