Ултразвукови методи за обработка, Учебни материали
Ултразвуковата обработка на материали - вид механична обработка - се основава на разрушаването на обработвания материал от абразивни зърна под въздействието на инструмент, осцилиращ с ултразвукова честота.
Източникът на енергия е ултразвуков генератор на ток с честота 16 ... 30 kHz. Инструментът получава вибрации от ултразвуков преобразувател със сърцевина, изработена от магнитостриктивен материал. Никел, желязо-никелови сплави (пермендур), желязо-алуминиеви сплави (алфер), ферити имат ефект на магнитострикция.
В сърцевина, изработена от магнитостриктивен материал, при наличие на електромагнитно поле, домейните се обръщат по посока на силовите линии на магнитното поле, което води до промяна в размера на напречното сечение на сърцевината и нейната дължина. В променливо магнитно поле честотата на промяна на дължината на сърцевината е равна на честотата на текущите колебания. Когато честотата на текущите трептения съвпада с естествената честота на трептенията на сърцевината, възниква резонанс и амплитудата на трептенията на края на сърцевината достига 2 ... 10 μm. За да се увеличи амплитудата на трептенията, върху сърцевината е фиксиран резонансен вълновод с променливо напречно сечение, което увеличава амплитудата на трептенията до 40 ... 60 μm.
Върху вълновода е фиксиран работен инструмент-перфоратор. Под инструмента се поставя детайл и абразивна суспензия, състояща се от вода и абразивен материал, се подава в зоната за обработка чрез напояване или под налягане. Като абразивни материали се използват борен карбид, силициев карбид, електрокорунд. Най-висока производителност се получава при използване на борни карбиди. Инструментът се притиска към детайла със сила от 1 ... 60N.
Детайл 3 се поставя във вана 1 под инструмент 4 (Фигура 4.12). Инструментът е инсталиран на вълновод 5, който е фиксиран в магнитострикционен елементсърцевина 7, монтирана в корпус 6, през който се изпомпва вода за охлаждане на сърцевината. За възбуждане на трептения на сърцевината на магнитострикционния преобразувател се използва генератор на ултразвукова честота 8 и източник на постоянен ток 9. Абразивната суспензия 2 се подава под налягане през тръба 10 от помпа 11, която поема суспензията от резервоар 12. Изпомпването на суспензията с помпата предотвратява утаяването на абразивния прах на дъното на ваната и осигурява подаването на абразивен материал към зоната за обработка.
Фигура 4.12 - Схема на ултразвукова машина
Кавитационните явления в течността допринасят за интензивното движение на абразивните зърна под инструмента, замяната на износените зърна с нови, както и разрушаването на обработвания материал.
По ултразвуков метод се обработват крехки твърди материали: стъкло, керамика, ферити, силиций, кварц, благородни минерали, включително диаманти, твърди сплави, титанови сплави, волфрам.
Методът се използва за профилиране на външни повърхности, гравиране, производство на части със сложна форма. Движенията на подаване за тези видове обработка са вертикалното подаване на инструмента при обработка на отвори и кухини, надлъжното подаване на детайла при нарязването му на части, надлъжното и напречно подаване на детайла при рязане по сложен контур. За управление на движенията на детайла и вертикалното подаване на инструмента се използват системи за програмно управление.