Ультразвукова обробка - Студопедія
Характеристика технологічного процесу
Лекція №31
Ультразвукова обробка матеріалів (ПЗВ) є різновидом механічної обробки. ПЗВ засноване на використанні фізичного явища магнітострикції, тобто. здатності феромагнітних матеріалів та сплавів змінювати розміри поперечного перерізу та довжину сердечника у змінному магнітному полі.
Ефект магнітострикції мають нікель, залізокобальтові сплави (пермендюр), залізоалюмінієві сплави (альфер), ферити та інші матеріали.
У разі виникнення електромагнітного поля з ультразвуковою частотою 16-30 кГц. Амплітуда коливань сердечника становить 5-10 мкм. Для збільшення амплітуди коливань до осердя кріплять довгий тонкий стрижень-концентратор. Цей стрижень є резонансним хвилеводом змінного поперечного перерізу.
Наявність такого концентратора дозволяє отримати амплітуду коливань торця осердя до 40-60 мкм. До стрижня кріплять робочий інструмент – пуансон.
Заготовки обробляють у ванні, заповненій суспензією, що складається з води та абразивного матеріалу. З абразивних матеріалів частіше використовують карбіди бору та кремнію, електрокорунд.
Коливальні рухи пуансону передаються абразивним зернам, які отримують значні прискорення в напрямку оброблюваної поверхні заготівлі. Вдаряючись об поверхню оброблюваного матеріалу, абразивні зерна сколюють його мікрочастинки. Велика кількість абразивних зерен, що одночасно ударяються, а також висока частота повторення ударів (до 30 тис. разів на сек) зумовлюють інтенсивне знімання матеріалу.
Кавітаційні явища в рідині сприяють інтенсивному перемішування абразивних зерен під інструментом, заміні зношених зерен новими, а такожруйнування оброблюваного матеріалу. Типова схема установки для отримання отворів в деталях крихкого матеріалу представлена на рис. 51.
Мал. 51. Схема установки для ультразвукової обробки:
1 – ультразвуковий генератор (УЗГ); 2 – магнітострикційний
перетворювач; 3 – концентратор; 4 – інструмент; 5 – ванна;
6 – заготівля; 7 – кожух.
Для збудження коливань сердечника магнітострикційного перетворювача 2 служить ультразвуковий генератор (УЗГ) 1. Магнітострикційний перетворювач змонтований у кожусі 7, крізь який прокачують воду для охолодження сердечника. Пружні коливання від магнітострикційного перетворювача посилюються концентратором 3, на кінці якого закріплений інструмент 4, оптимальне значення пружних коливань інструменту становить 30 - 100 мкм. Заготівля 6 знаходиться у ванні 5 з абразивною суспензією, що складається з води та абразивного матеріалу. З абразивних матеріалів використовують карбід бору, карбід кремнію та електрокорунд. Зернистість вибирають залежно від властивостей оброблюваного матеріалу, необхідної точності та шорсткості оброблюваної поверхні. Процес обробки полягає в тому, що торець інструменту, що коливається з ультразвуковою частотою, ударяє по зернах абразиву, що лежить на поверхні, що не обробляється, які сколюють частинки матеріалу заготовки. Для нормальної роботи зазор між торцем інструменту та оброблюваною поверхнею повинен бути постійним, що забезпечується автоматичним регулюванням подачі інструменту. Абразивну суспензію в зону обробки подають під тиском патрубку насосом.
Ультразвуковим методом обробляють тендітні тверді матеріали: скло, кераміку, ферити, ситали, кремній, кварц, дорогоцінні матеріали, в тому числі, алмази,тверді метали, титанові метали, вольфрам. Цим методом одержують глухі та наскрізні отвори будь-якої форми, у поперечному перерізі, канавки, пази. Ультразвукові методи використовуються в технологічних цілях для очищення поверхонь деталей від забруднень, паяння алюмінієвих проводів, зварювання тонких проводів із плівками мікросхем.
Ультразвукове очищення поверхень деталей засноване на явищі кавітації, що виникає в рідкому середовищі при збудженні в ній пружних коливань ультразвукових частот. При проходженні хвилі розтягування в рідині з'являються порушення суцільності-розриви, внаслідок чого утворюються мікропорожнина (бульбашки), які при «заплескуванні» утворюють ударні хвилі. Як рідке середовище використовують різні органічні розчинники. Хімічна дія органічних розчинників та механічна дія ударних хвиль забезпечують очищення поверхонь деталей від забруднень, а в деяких випадках від окалини та оксидів при достатній потужності ультразвукових хвиль у рідкому середовищі.
Точність розмірів і шорсткість поверхонь, оброблених ультразвуковим способом, залежать від зернистості абразивних матеріалів, що використовуються і відповідають точності і шорсткості поверхонь, оброблених шліфуванням. Використовуючи мікропорошки, можна знизити шорсткість поверхні і довести її до шорсткості, що відповідає поліруванню.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: