Сербия
|
| Фреквенција: | |
|---|---|
| Амплитуда вибрације (а): | |
| Пресечен јаз : | |
| Количина: | |
М20-Р
Рпс-сониц
М20-Р
Увод
Насупрот томе, ултразвучна обрада је нетермички, нехемијски и неелектрични процес обраде који оставља хемијски састав, микроструктуру материјала и физичка својства радног предмета непромењеним. Понекад се назива ултразвучно ударно брушење (УИГ) или вибрационо сечење, УМ процес се може користити за генерисање широког спектра сложених карактеристика у напредним материјалима.
УМ је процес механичког уклањања материјала који се може користити за машинску обраду и проводних и неметалних материјала са тврдоћом већом од 40 ХРЦ (тврдоћа по Роцквелл-у мерена на Ц скали). УМ процес се може користити за обраду прецизних микро-карактера, округлих и непарних рупа, слепих шупљина и ОД/ИД карактеристика. Више функција може да се буши истовремено, често значајно смањујући укупно време обраде.
Енергија високе фреквенције, ниске амплитуде се преноси на склоп алата. Стални млаз абразивне суспензије пролази између алата и радног предмета. Алат за вибрирање, у комбинацији са абразивном суспензијом, равномерно бруси материјал, остављајући прецизну обрнуту слику облика алата. Алат не долази у контакт са материјалом; само абразивна зрна додирују радни предмет.
У УМ процесу, нискофреквентни електрични сигнал се примењује на претварач, који претвара електричну енергију у високофреквентне (~20 КХз) механичке вибрације (види слику 2). Ова механичка енергија се преноси на трубу и склоп алата и резултира једносмерном вибрацијом алата на ултразвучној фреквенцији са познатом амплитудом. Стандардна амплитуда вибрације је обично мања од 0,002 ин. Ниво снаге за овај процес је у опсегу од 50 до 3000 вати. Притисак се примењује на алат у облику статичког оптерећења.
Између алата и радног предмета пролази константна струја абразивне суспензије. Обично коришћени абразиви укључују дијамант, бор карбид, силицијум карбид и глиницу, а абразивна зрна су суспендована у води или одговарајућем хемијском раствору. Поред обезбеђивања абразивног зрна у зони сечења, каша се користи за испирање остатака. Алат за вибрирање, у комбинацији са абразивном суспензијом, равномерно абразира материјал, остављајући прецизну обрнуту слику облика алата.
Ултразвучна обрада је процес лабаве абразивне обраде који захтева веома ниску силу примењену на абразивно зрно, што доводи до смањених захтева за материјалом и минималног или никаквог оштећења површине. Уклањање материјала током УМ процеса може се класификовати у три механизма: механичка абразија директним ударцем абразивних честица у радни предмет (већи), микро-стругање услед удара слободно покретних абразива (мањи) и ерозија изазвана кавитацијом и хемијски ефекат (мањи). 2
Брзине уклањања материјала и храпавост површине која се ствара на обрађеној површини зависе од својстава материјала и параметара процеса, укључујући тип и величину употребљеног абразивног зрна и амплитуду вибрација, као и порозност, тврдоћу и жилавост материјала. Генерално, брзина уклањања материјала ће бити нижа за материјале са високом тврдоћом материјала (Х) и жилавошћу на лом (КИЦ).
Параметри ултразвучне обраде:
Метода ултразвучне вибрацијске обраде је ефикасна техника резања за материјале који се тешко обрађују. Утврђено је да ови важни параметри утичу на УСМ механизам.
Амплитуда осциловања алата (а0)
Фреквенција осциловања алата(ф)
Материјал алата
Врста абразива
Величина зрна или гранулација абразива – д0
Сила храњења - Ф
Контактна површина алата – А
Запреминска концентрација абразива у воденој каши – Ц
Однос тврдоће радног предмета и тврдоће алата; λ=σв/σт
| Ставка | Параметар |
| Абразивна | Бор карбид, алуминијум оксид и силицијум карбид |
| Величина зрна (д0) | 100 – 800 |
| Фреквенција вибрација (ф) | 19 – 25 кХз |
| Амплитуда вибрације (а) | 15 - 50 µм |
| Материјал алата | Легура титанијума меког челика |
| Однос хабања | Волфрам 1,5:1 и стакло 100:1 |
| Гап оверцут | 0,02-0,1 мм |
Иако су производне технологије добро развијене за материјале као што су метали и њихове легуре, и даље постоје значајни проблеми у производњи тврдих и крхких материјала, укључујући керамику и стакло. Њихова супериорна физичка и механичка својства доводе до дугог циклуса обраде и високих трошкова производње. Ултразвучна обрада (УСМ) коришћењем лабавих абразивних честица суспендованих у течној суспензији за уклањање материјала сматра се ефикасном методом за производњу ових материјала. Овај рад прво даје кратак преглед УСМ-а, а затим се углавном бави развојем симулационог модела овог процеса коришћењем нумеричке технике без мреже, хидродинамике заглађених честица (СПХ). Проучава се стварање пукотина на радној површини на коју утичу две абразивне честице ради разумевања уклањања материјала и интеракције абразивних честица у УСМ. Експерименти се такође спроводе да би се потврдили резултати симулације. СПХ модел се показао корисним за проучавање УСМ-а и способан је да предвиди перформансе обраде.
Тврди и ломљиви материјали, као што су стакло, керамика и кварцни кристал, добијају све више пажње последњих година због својих супериорних својстава као што су висока тврдоћа, висока чврстоћа, хемијска стабилност и ниска густина. Производи високих перформанси направљени од ових материјала играју важну улогу у различитим индустријским областима укључујући полупроводничке, оптичке компоненте, ваздухопловну и аутомобилску индустрију [1, 2]. Међутим, значајни проблеми као што су дуг циклус обраде и високи трошкови производње и даље постоје у производњи тврдих и крхких материјала. Посебне потешкоће представљају производња микро-/наноструктура са високом ефикасношћу обраде, високим односом ширине и висине и добрим површинама без заосталих напрезања и микропукотина. Дакле, постоји кључна потреба за развојем прецизних и ефикасних техника микромашинске обраде ових материјала.
Предложене су нетрадиционалне технике обраде као што су обрада са електричним пражњењем и обрада ласерским снопом за обраду тврдих и крхких материјала. Међутим, чак и ови процеси имају истакнута ограничења да су обрађене површине увек подвргнуте оштећењима изазваним топлотом, као што су прерађени слој и термички стрес. Ултразвучна обрада (УСМ) је још једна алтернативна метода за производњу и проводних и непроводних тврдих и крхких материјала. Познат је као тотални механички процес без утицаја топлоте или хемијских ефеката, тако да УСМ не би термички оштетио објекте обраде или изгледа да изазива значајне нивое заосталих напрезања и хемијских промена.
