Ультразвуковая обработка (USM): детали, процесс, применение и преимущества — PDF-руководство

Вы, должно быть, слышали об ультразвуковых датчиках, ультразвуковых расходомерах, ультразвуковом тестировании и многом другом. Сегодня мы рассмотрим еще один тип нестандартного процесса обработки под названием «Ультразвуковая обработка», также известная как USM.
Скачайте свою PDF-копию ультразвуковой обработки в конце статьи.

Что такое ультразвуковая обработка?

Процесс ультразвуковой обработки — это нестандартный процесс обработки, при котором высокочастотный инструмент вибрирует против материала заготовки с абразивным шламом между ними через сопло.
В отличие от обычных станков вроде ЧПУ, процесс ультразвуковой обработки может использоваться для обработки материалов вроде керамики, стали, драгоценных камней и т.д.

Принцип работы ультразвуковой обработки

Процесс ультразвуковой обработки подобен процессу абразивной струйной обработки.

Конструкция ультразвуковой обработки

1. Источник питания
2. Высокочастотный генератор
3. Электромеханический преобразователь
4. Ультразвуковой амплитудный трансформатор
5. Держатель инструмента
6. Инструмент
7. Абразивный шлам
8. Насос

Источник питания

Процесс ультразвуковой обработки требует источник питания переменного тока для своей работы.

Высокочастотный генератор

Высокочастотный генератор повышает частоту 50–60 Гц переменного тока до частоты в диапазоне 20 000–40 000 Гц.

Электромеханический преобразователь

Электромеханический преобразователь получает ток от высокочастотного генератора и преобразует его в механические вибрации.

Ультразвуковой амплитудный трансформатор

Он используется для усиления вибраций, произведенных электромеханическим преобразователем. Также известен как «рог».

Держатель инструмента

На конце ультразвукового амплитудного трансформатора расположен держатель инструмента. Как следует из названия, держатель инструмента надежно удерживает инструмент в одном месте во время операции.

Инструмент

Инструмент изготавливается из материалов вроде нержавеющей стали, мягкой стали и т.д. Также инструмент имеет форму полости, которую нужно образовать на заготовке.

Абразивный шлам

Абразивный шлам — это смесь абразивных частиц вроде карбида кремния, алюмины или карбида бора, смешанных либо с водой, либо с маслом.
Благодаря абразивным частицам происходит эрозия материала заготовки.

Насос

Центробежный насос используется для подачи абразивного шлама под нужным давлением на заготовку.

Работа процесса ультразвуковой обработки

Когда источник питания включен, переменный ток проходит через высокочастотный генератор, где частота усиливается до 20–40 кГц.

Источник – Four30, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Этот высокочастотный переменный ток передается на электромеханический преобразователь, который преобразует электрический ток в механические вибрации.
Эти вибрации затем усиливаются и передаются к инструменту.
Абразивный шлам непрерывно подается между инструментом и заготовкой.
Вибрации инструмента заставляют абразивный шлам ударять в заготовку. Благодаря абразивному действию шлама, заготовка удаляется понемногу.
Так работает процесс ультразвуковой обработки.
Посмотрите это полуминутное анимационное видео процесса ультразвуковой обработки:

Преимущества ультразвуковой обработки

• Ультразвуковая обработка способна обрабатывать хрупкие материалы.
• Получается хорошее качество поверхности.
• Она высокоточна.
• Операция экономична.
• Можно использовать как проводящие, так и непроводящие материалы.

Вам также может понравиться прочитать:

• Что такое процесс электроэрозионной обработки?
• Механические свойства материалов, которые нужно знать.
• Процесс экструзии.
• Что такое поршневой насос?

Ограничения ультразвуковой обработки.

• Ультразвуковая обработка потребляет много энергии.
• Низкая скорость удаления металла.
• Абразивный шлам нужно периодически заменять.
• Высокие начальные вложения.
• Кончик инструмента подвержен износу и поэтому имеет более короткий срок службы.

Применение ультразвуковой обработки

• Ультразвуковая обработка используется для обработки хрупких материалов.
• Шлифовка хрупких материалов.
• Поступенчатое сверление
• Сверление отверстий.
• Гравировка.
• Производство тонких и сложных форм.
• Обработка материалов вроде вольфрама, карбидов, драгоценных камней.

┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ Это обзор Ультразвуковой обработки. Дайте нам знать ваши мысли в комментариях.
Мы вернемся с еще одной интересной статьей, а пока — продолжайте учиться!