românesc
|
| Frecvență: | |
|---|---|
| Amplitudinea vibrației (a）: | |
| Depășirea golului: | |
| Cantitate: | |
M20-R
Rps-sonic
M20-R
Introducere
În schimb, prelucrarea cu ultrasunete este un proces de prelucrare non-termic, non-chimic și non-electric, care lasă neschimbate compoziția chimică, microstructura materialului și proprietățile fizice ale piesei de prelucrat. Denumit uneori șlefuire cu ultrasunete (UIG) sau tăiere prin vibrații, procesul UM poate fi utilizat pentru a genera o gamă largă de caracteristici complexe în materiale avansate.
UM este un proces mecanic de îndepărtare a materialului care poate fi utilizat pentru prelucrarea atât a materialelor conductoare, cât și a materialelor nemetalice cu durități mai mari de 40 HRC (Duritate Rockwell măsurată pe scara C). Procesul UM poate fi folosit pentru a prelucra microfuncții de precizie, găuri rotunde și de formă ciudată, cavități oarbe și caracteristici OD/ID. Mai multe caracteristici pot fi găurite simultan, reducând adesea timpul total de prelucrare în mod semnificativ.
Energia de înaltă frecvență și amplitudine mică este transmisă ansamblului sculei. Un flux constant de șlam abraziv trece între unealtă și piesa de prelucrat. Unealta vibrantă, combinată cu șlam abraziv, abrazează uniform materialul, lăsând o imagine inversă precisă a formei sculei. Instrumentul nu intră în contact cu materialul; numai granulele abrazive intră în contact cu piesa de prelucrat.
În procesul UM, un semnal electric de joasă frecvență este aplicat unui traductor, care transformă energia electrică în vibrații mecanice de înaltă frecvență (~20 KHz) (vezi Figura 2). Această energie mecanică este transmisă unui ansamblu corn și sculă și are ca rezultat o vibrație unidirecțională a sculei la frecvența ultrasonică cu o amplitudine cunoscută. Amplitudinea standard a vibrației este de obicei mai mică de 0,002 inchi. Nivelul de putere pentru acest proces este în intervalul de la 50 la 3000 de wați. Presiunea este aplicată sculei sub formă de sarcină statică.
Un flux constant de șlam abraziv trece între unealtă și piesa de prelucrat. Abrazivele utilizate în mod obișnuit includ diamantul, carbura de bor, carbura de siliciu și alumina, iar granulele abrazive sunt suspendate în apă sau într-o soluție chimică adecvată. Pe lângă faptul că furnizează granule abrazive zonei de tăiere, nămolul este folosit pentru a îndepărta resturile. Unealta vibrantă, combinată cu șlam abraziv, abraziază materialul uniform, lăsând o imagine inversă precisă a formei sculei.
Prelucrarea cu ultrasunete este un proces de prelucrare abrazivă în vrac, care necesită o forță foarte mică aplicată pe boabele abrazive, ceea ce duce la cerințe reduse de material și la o deteriorare minimă sau deloc a suprafeței. Îndepărtarea materialului în timpul procesului UM poate fi clasificată în trei mecanisme: abraziune mecanică prin lovirea directă a particulelor abrazive în piesa de prelucrat (major), micro-ciparea prin impactul abrazivilor care se mișcă liber (minor) și eroziune indusă de cavitație și efect chimic (minor). 2
Ratele de îndepărtare a materialului și rugozitatea suprafeței generate pe suprafața prelucrată depind de proprietățile materialului și de parametrii procesului, inclusiv de tipul și dimensiunea granulelor abrazive utilizate și amplitudinea vibrațiilor, precum și de porozitatea, duritatea și tenacitatea materialului. În general, rata de îndepărtare a materialului va fi mai mică pentru materialele cu duritate mare a materialului (H) și rezistență la rupere (KIC).
Parametrii de prelucrare cu ultrasunete:
Metoda de prelucrare prin vibrații cu ultrasunete este o tehnică eficientă de tăiere pentru materiale dificil de utilizat. Se constată că mecanismul USM este influențat de acești parametri importanți.
Amplitudinea oscilației sculei (a0)
Frecvența oscilației sculei (f)
Material pentru scule
Tipul de abraziv
Granulația sau granulația abrazivelor – d0
Forța de avans - F
Zona de contact a instrumentului – A
Concentrația volumică de abraziv în suspensie de apă – C
Raportul dintre duritatea piesei de prelucrat și duritatea sculei; λ=σw/σt
| Articol | Parametru |
| Abraziv | Carbură de bor, oxid de aluminiu și carbură de siliciu |
| Dimensiunea granulației (d0) | 100 – 800 |
| Frecvența vibrațiilor (f) | 19 – 25 kHz |
| Amplitudinea vibrației (a) | 15 - 50 µm |
| Material pentru scule | Oțel moale aliaj de titan |
| Raport de uzură | Tungsten 1,5:1 și sticlă 100:1 |
| Depășirea golului | 0,02-0,1 mm |
Deși tehnologiile de fabricație sunt bine dezvoltate pentru materiale precum metalele și aliajele acestora, încă există probleme considerabile în fabricarea materialelor dure și casante, inclusiv ceramica și sticla. Proprietățile lor fizice și mecanice superioare conduc la un ciclu lung de prelucrare și la costuri de producție ridicate. Prelucrarea cu ultrasunete (USM) care utilizează particule abrazive libere suspendate într-o suspensie lichidă pentru îndepărtarea materialului este considerată o metodă eficientă pentru fabricarea acestor materiale. Această lucrare oferă mai întâi o scurtă privire de ansamblu asupra USM și apoi abordează în principal dezvoltarea unui model de simulare a acestui proces folosind o tehnică numerică fără ochiuri, hidrodinamica particulelor netezite (SPH). Formarea fisurilor pe suprafața de lucru impactată de două particule abrazive este studiată pentru a înțelege îndepărtarea materialului și interacțiunea particulelor abrazive în USM. De asemenea, sunt efectuate experimente pentru a verifica rezultatele simulării. Modelul SPH este dovedit util pentru studiul USM și este capabil să prezică performanța de prelucrare.
Materialele dure și casante, cum ar fi sticla, ceramica și cristalul de cuarț, primesc din ce în ce mai multă atenție în ultimii ani datorită proprietăților lor superioare, cum ar fi duritatea ridicată, rezistența ridicată, stabilitatea chimică și densitatea scăzută. Produsele de înaltă performanță realizate din aceste materiale joacă un rol important în diverse domenii industriale, inclusiv semiconductori, componente optice, industria aerospațială și industria auto [1, 2]. Cu toate acestea, probleme considerabile, cum ar fi ciclul lung de prelucrare și costul ridicat de producție, există încă în fabricarea materialelor dure și casante. Dificultățile deosebite sunt producerea de micro-/nanostructuri cu eficiență ridicată de prelucrare, raporturi de aspect ridicate și suprafețe bune care nu posedă tensiuni reziduale și microfisuri. Prin urmare, există o nevoie crucială de a dezvolta tehnici de microprelucrare de precizie și eficiente pentru aceste materiale.
Tehnicile de prelucrare netradiționale, cum ar fi prelucrarea cu descărcare electrică și prelucrarea cu fascicul laser, au fost propuse pentru prelucrarea materialelor dure și casante. Cu toate acestea, chiar și aceste procese au limitări proeminente că suprafețele prelucrate sunt întotdeauna supuse unor daune induse de căldură, cum ar fi stratul de turnare și stresul termic. Prelucrarea cu ultrasunete (USM) este o altă metodă alternativă pentru fabricarea materialelor dure și casante atât conductoare, cât și neconductoare. Este cunoscut ca un proces mecanic total fără a suferi de efecte de căldură sau chimice, astfel încât USM nu ar deteriora termic obiectele de prelucrare sau nu ar părea să provoace niveluri semnificative de stres rezidual și modificări chimice.
