Ултразвукова обработка - Studiopedia
Характеристика на процеса
Лекция #31
Ултразвуковата обработка на материали (UZO) е вид механична обработка. RCD се основава на използването на физическото явление магнитострикция, т.е. способността на феромагнитните материали и сплави да променят размерите на напречното сечение и дължината на сърцевината в променливо магнитно поле.
Никел, желязо-кобалтови сплави (пермендур), желязо-алуминиеви сплави (алфер), ферити и други материали имат ефект на магнитострикция.
При възникване на електромагнитно поле с ултразвукова честота 16-30 kHz. Амплитудата на трептене на сърцевината е 5-10 микрона. За да се увеличи амплитудата на трептенията, към сърцевината е прикрепен дълъг тънък прът-концентратор. Този прът е резонансен вълновод с променливо напречно сечение.
Наличието на такъв концентратор позволява да се получи амплитуда на трептенията на края на сърцевината до 40-60 микрона. Към пръта е прикрепен работен инструмент - поансон.
Заготовките се обработват във вана, пълна със суспензия, състояща се от вода и абразивен материал. От абразивните материали най-често се използват борни и силициеви карбиди, електрокорунд.
Осцилаторните движения на поансона се предават на абразивни зърна, които получават значителни ускорения по посока на обработваната повърхност на детайла. Удряйки се върху повърхността на обработвания материал, абразивните зърна отчупват неговите микрочастици. Голям брой едновременно въздействащи абразивни зърна, както и висока честота на повторение на ударите (до 30 хиляди пъти в секунда) причиняват интензивно отстраняване на материала.
Кавитационните явления в течността допринасят за интензивното смесване на абразивните зърна под инструмента, замяната на износените зърна с нови, а също иунищожаване на обработения материал. Типична инсталационна схема за изработване на отвори в детайли от чуплив материал е показана на фиг. 51.
Ориз. 51. Схема на инсталация за ултразвукова обработка:
1 - ултразвуков генератор (UZG); 2 - магнитострикционен
конвертор; 3 - концентратор; 4 - инструмент; 5 - баня;
6 - заготовка; 7 - корпус.
За възбуждане на трептения на сърцевината на магнитострикционния преобразувател 2 се използва ултразвуков генератор (УЗГ) 1. Магнитострикционният преобразувател е монтиран в корпус 7, през който се изпомпва вода за охлаждане на ядрото. Еластичните вибрации от магнитострикционния преобразувател се усилват от концентратора 3, в края на който е фиксиран инструмент 4, оптималната стойност на еластичните вибрации на инструмента е 30–100 µm. Заготовката 6 е във вана 5 с абразивна суспензия, състояща се от вода и абразивен материал. От абразивни материали се използват борен карбид, силициев карбид и електрокорунд. Размерът на зърното се избира в зависимост от свойствата на обработвания материал, необходимата точност и грапавостта на обработваната повърхност. Процесът на обработка се състои в това, че краят на инструмента, осцилиращ с ултразвукова честота, удря абразивните зърна, разположени върху необработената повърхност, които отчупват частиците от материала на детайла. За нормална работа разстоянието между края на инструмента и повърхността, която ще се обработва, трябва да бъде постоянно, което се осигурява чрез автоматично регулиране на подаването на инструмента. Абразивната суспензия се подава в зоната за обработка под налягане през дюзата от помпа.
По ултразвуков метод се обработват крехки твърди материали: стъкло, керамика, ферити, стъклокерамика, силиций, кварц, благородни материали, включително диаманти,твърди сплави, титанови сплави, волфрам. Този метод произвежда слепи и проходни отвори с всякаква форма, в напречно сечение, жлебове, жлебове. Ултразвуковите методи се използват за технологични цели за почистване на повърхностите на частите от замърсяване, запояване на алуминиеви проводници, заваряване на тънки проводници с проводими филми на микросхеми.
Ултразвуковото почистване на повърхностите на частите се основава на явлението кавитация, което възниква в течна среда, когато в нея се възбуждат еластични вибрации на ултразвукови честоти. По време на преминаването на вълна на разтягане в течност се появяват прекъсвания-прекъсвания, в резултат на което се образуват микрокухини (мехурчета), които при „свиване“ образуват ударни вълни. Като течна среда се използват различни органични разтворители. Химическото действие на органичните разтворители и механичното действие на ударните вълни осигуряват почистване на повърхностите на частите от замърсяване, а в някои случаи и от мащаб и оксиди с достатъчна мощност на ултразвукови вълни в течна среда.
Точността на размерите и грапавостта на обработените с ултразвук повърхности зависят от размера на зърното на използваните абразивни материали и съответстват на точността и грапавостта на повърхностите, обработени чрез шлайфане. Използвайки микропрахове, е възможно да се намали грапавостта на повърхността и да се доведе до грапавост, съответстваща на полиране.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: