Ультразвуковая обработка:определение, детали, работа, преимущества, недостатки, применение [с PDF]

Ультразвуковая обработка это нетрадиционный процесс субтрактивной обработки, широко используемый в промышленности для обработки хрупких и твердых материалов. Из-за высокой степени точности этот метод рекомендуется для обработки ответственных компонентов. Давайте узнаем больше о процессе ультразвуковой обработки, принципе работы, ключевых деталях, преимуществах и недостатках в этой статье.

Определение ультразвуковой обработки

Ультразвуковая обработка относится к нетрадиционному процессу обработки, который специально используется для обработки твердых и хрупких материалов. Ультразвуковая обработка также широко используется при обработке керамики.

В отличие от других нетрадиционных процессов обработки, таких как лазерная обработка, электроэрозионная обработка, ультразвуковая обработка не приводит к выделению тепла или остаточного напряжения на детали. По этой причине керамику и хрупкие детали можно легко обрабатывать с помощью ультразвуковой обработки без разрушения.

Ультразвуковая обработка также называется ультразвуковой вибрационной обработкой. так как в этом методе используется инструмент, который вибрирует с высокой частотой и в сочетании с абразивными частицами удаляет материалы с заготовки.

Ключевые части ультразвуковой машины

В ультразвуковом аппарате в основном пять основных частей

• Электромеханический преобразователь
• Сонотроде
• Блок управления
• Истирающая суспензия
• Истирающий пистолет

Электромеханический преобразователь

Электромеханический преобразователь подключен к блоку управления. Блок управления имеет электронный генератор, который создает переменный ток, колеблющийся с высокой частотой в диапазоне 28-40 кГц.

Электромеханический преобразователь преобразует этот колебательный ток в механическую вибрацию. В ультразвуковых аппаратах в основном используются преобразователи двух типов.

• Пьезоэлектрический преобразователь
• Магнитострикционный преобразователь

Сонотрод

Преобразователь управляет сонотродом на высоких частотах и ​​низких амплитудах. Один конец сонотрода соединен с датчиком, а другой конец содержит инструмент. Сонотрод изготовлен из низкоуглеродистой стали.

Блок управления

Блок управления - это то, что передает мощность. Он имеет электронный генератор, который производит переменный ток на высоких частотах.

Истирающая суспензия

Абразивные материалы, такие как оксид алюминия, карбид кремния, карбид бора, при смешивании с водой образуют абразивную суспензию. Соотношение воды составляет от 20 до 60%.

Истирающий пистолет

Абразивный пистолет подает смесь абразивных частиц и воды между сонотродом и заготовкой под контролируемым давлением.

Принцип работы ультразвуковой обработки

Ультразвуковая обработка удаляет материал с заготовки из-за магнитострикции. Это означает, что любой магнитный материал меняет свой размер и форму при намагничивании.

Блок управления/блок питания подает на преобразователь переменный ток высокой частоты. Преобразователь преобразует эту электрическую энергию в механическую вибрацию.

Преобразователь, в свою очередь, вызывает вибрацию сонотрода с высокой частотой и низкой амплитудой. Частота варьируется от 20 до 30 кГц, а амплитуда от 0,01 до 0,06 мм.

Когда сонотрод вибрирует и давит на заготовку, абразивная суспензия течет между сонотродом и заготовкой. Воздействие вибрации сонотрода и трение между абразивными частицами и поверхностью заготовки откалывают от требуемых металлических частиц от рабочей поверхности.

Время обработки полностью зависит от того, насколько тверда и жестка заготовка, каков размер абразивных частиц, амплитуды вибрации сонотрода и водного соотношения в абразивной суспензии. Гладкость и точность ультразвуковой обработки зависят от твердости и прочности материала. Мягкие металлы обеспечивают очень гладкую и точную обработку, тогда как твердые и хрупкие металлы образуют шероховатую поверхность.

Типы ультразвуковой обработки

Существует два типа процесса ультразвуковой обработки.

• Вращательная ультразвуковая обработка
• Химическая ультразвуковая обработка

Вращательная ультразвуковая обработка

При ротационной ультразвуковой обработке инструмент колеблется вдоль вертикальной центральной линии. В этом процессе не используется абразивная суспензия. Вместо этого алмаз пропитывается на кончике инструмента, который притачивается к заготовке. Этот процесс подходит для обработки керамики, кварца и т. д. Ротационная ультразвуковая обработка также может создавать глубокие отверстия, поскольку отсутствует абразивная суспензия, которая должна достигать конца отверстия.

Химическая ультразвуковая обработка

Ультразвуковая обработка с химическим воздействием аналогична традиционной ультразвуковой обработке, но вместо воды для образования абразивной суспензии используется химическое вещество, такое как плавиковая кислота. Это способствует более быстрому съему материала и более качественной чистовой обработке по сравнению с традиционным процессом ультразвуковой обработки.

Применение ультразвуковой обработки

• Обработка хрупких и твердых материалов.
• Обработка деталей, где важна точность
• Профилирование отверстий и прорезей
• Обработка стекла и керамики.
• Электромеханические детали, для которых важна мелкая и сложная обработка.
• Гравировка и резьба
• Резка и протяжка твердых материалов

Преимущества ультразвуковой обработки

• Может использоваться для обработки твердых и хрупких материалов.
• Его можно использовать для любой маленькой и сложной формы.
• Может легко обрабатывать стекло, не ломая его.
• Во время обработки ультразвуковая обработка не изменяет физические свойства металлов.
• Более высокая точность и достоверность могут быть достигнуты при относительно меньших затратах
• Нет искажений геометрии детали, так как не выделяется тепло.
• Подходит как для проводящих, так и для непроводящих металлов.
• Квалифицированный специалист не требуется.
• Возможность изготовления деталей с точными допусками

Недостатки ультразвуковой обработки

• Для ультразвуковой обработки значение твердости металла должно быть не менее 45 HRC.
• Скорость производства очень низкая. Не подходит для массового производства
• Медленная скорость съема материала
• Высокий уровень износа сонотрода.
• Трудно обрабатывать глубокие отверстия, так как абразивные частицы не могут достичь даже краев отверстия.
• Ультразвуковая обработка ограничивается обработкой небольших отверстий и надрезов.

Заключение:ультразвуковая обработка

Это все, что у нас есть в этой статье. Надеюсь, вы получили общее представление о процессе ультразвуковой обработки, о том, как работает процесс ультразвуковой обработки, а также о его преимуществах и недостатках. Если у вас все еще есть какие-либо вопросы по ультразвуковой обработке, вы всегда можете задать их в разделе комментариев, и я буду рад помочь.

Вы также можете прочитать:

• Процесс абразивно-струйной обработки
• Процесс обработки лазерным лучом

Часто задаваемые вопросы (FAQ) об ультразвуковой обработке

Какое движение ультразвуковой станок использует для удаления материалов?

Колебательное движение

Каков частотный диапазон колебаний инструмента при ультразвуковой обработке

18–20 кГц

Какой материал мягче при ультразвуковой обработке? Инструмент или заготовка?

Инструмент мягче, чем заготовка при ультразвуковой обработке.

Выделяется ли тепло во время ультразвуковой обработки?

Во время ультразвуковой обработки не выделяется тепло