Ultrasoniese verwerking: tegnologie, voordele en nadele

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Die metaalbewerkingsbedryf is in hierdie stadium van ontwikkeling in staat om die komplekse take van die sny en boor van werkstukke van verskillende grade van hardheid op te los. Dit het moontlik geword as gevolg van die ontwikkeling van fundamenteel nuwe maniere om die materiaal te beïnvloed, insluitend 'n wye groep elektromeganiese metodes. Een van die doeltreffendste tegnologieë van hierdie tipe is ultrasoniese verwerking (UZO), gebaseer op die beginsels van elektroakoestiese bestraling.

Beginsels van dimensionele RCD

Tydens dimensionele verwerking dien die gewone meganiese snyers en skuurmiddels as 'n direkte instrument van invloed. Die belangrikste verskil in hierdie metode lê in die energiebron wat die werktuig aandryf. In hierdie hoedanigheid werk die ultrasoniese stroomgenerator teen frekwensies van 16–30 kHz. Hy lokossillasies van dieselfde skuurkorrels teen ultrasoniese frekwensie, wat die kenmerkende kwaliteit van verwerking verseker. Verder is dit nodig om kennis te neem van die verskeidenheid tipes meganiese aksie. Dit is nie net die gewone sny- en slypelemente nie, maar ook die vervorming van die struktuur terwyl sy volume behou word. Wat meer is, ultrasoniese grootte verseker dat die deeltjies van die werkstuk tot 'n minimum beperk word, selfs tydens sny. Korrels wat die materiaal affekteer, het mikropartikels uitgestippel wat nie die ontwerp van die produk beïnvloed nie. Trouens, daar is geen vernietiging van die struktuur deur monsterneming nie, maar onbeheerde voortplanting van krake kan voorkom.

Verskille van plasma-tegnologie

Wat verwerkingskwaliteit betref, het ultrasoniese en plasmametodes baie soortgelyke kenmerke, wat die moontlikheid bied van hoë-presisie sny. Maar ook tussen hulle is daar 'n beduidende verskil in die beginsel van werk. Dus, as UZO 'n intense impak op die skuurpoeier vanaf die kant van die snoeiwerktuig met die energieondersteuning van 'n elektriese golfgenerator behels, gebruik die plasmaverwerkingsmetode geïoniseerde gas wat met ione en elektrone gelaai is as 'n werkmedium. Dit wil sê, die tegnologieë van ultrasoniese en plasmaverwerking vereis ewe veel die ondersteuning van 'n voldoende kragtige energieopwekker. In die eerste geval is dit 'n ultrasoniese elektriese apparaat, en in die tweede geval, hoë-temperatuur gas of isotermiese installasies wat in staat is om die temperatuur regime van die werkende medium te bring tot 16 000 ° C. 'n Belangrike komponent van plasmabehandeling is die gebruik van elektrodes en plasmastowwe wat hoë krag van die geleide boog van die snyer verskaf.

Ultrasoniese behandelingsmasjiene

Dit is nou die moeite werd om in meer besonderhede stil te staan by die toerusting wat gebruik word in die implementering van die RCD. In groot nywerhede, vir sulke doeleindes, word masjiene gebruik, voorsien van 'n kragopwekkerstel vir die opwekking van wisselstroom van ultrasoniese frekwensie. Die opgewekte stroom word na die wikkeling van die magnetiese omsetter gerig, wat op sy beurt 'n elektromagnetiese veld vir die werkende liggaam van die installasie skep. Ultrasoniese verwerking begin met die feit dat die pons van die masjien begin vibreer, in 'n elektromagnetiese veld. Die frekwensies van hierdie vibrasie word deur die kragopwekker gestel op grond van die gestelde parameters wat in 'n spesifieke geval vereis word.

Die pons is gemaak van 'n magnetostriktiewe materiaal ('n legering van yster, nikkel en kob alt) wat in lineêre afmetings kan verander onder die werking van 'n magnetiese transducer. En in die laaste kritieke stadium werk die pons op die skuurpoeier deur ossillasies wat langs die golfleier-kapasitor gelei word. Boonop kan die skaal en krag van verwerking anders wees. Op die toerusting wat oorweeg word, word industriële metaalbewerking uitgevoer met die vorming van massiewe strukture, maar daar is ook kompakte toestelle met 'n soortgelyke werkingsbeginsel, waarop hoë-presisie-gravure uitgevoer word.

Dimensionale RCD-tegniek

Na die installering van toerusting en voorbereidingvan die teikenmateriaal word die skuurmis aan die area van die operasie verskaf - dit wil sê na die spasie tussen die oppervlak van die produk en die ossillerende einde. Terloops, silikon- of boorkarbiede word gewoonlik as die skuurmiddel self gebruik. In outomatiese lyne word water vir poeieraflewering en verkoeling gebruik. Direk ultrasoniese verwerking van metale bestaan uit twee bewerkings:

• Impak penetrasie van skuurdeeltjies in die beoogde oppervlak van die werkstuk, as gevolg waarvan 'n netwerk van mikrokrake gevorm word en mikropartikels van die produk deurboor word.
• Sirkulasie van skuurmateriaal in die verwerkingsone - gebruikte korrels word vervang deur strome nuwe deeltjies.

'n Belangrike voorwaarde vir die doeltreffendheid van die hele proses is om 'n hoë pas in beide prosedures te handhaaf tot aan die einde van die siklus. Andersins verander die verwerkingsparameters en neem die skuurrigtingakkuraatheid af.

Proseskenmerke

Verwerkingsparameters wat optimaal is vir 'n spesifieke taak is vooraf ingestel. Beide die konfigurasie van die meganiese aksie en die eienskappe van die werkstukmateriaal word in ag geneem. Die gemiddelde kenmerke van ultrasoniese behandeling kan soos volg voorgestel word:

• Die frekwensiereeks van die stroomopwekker is van 16 tot 30 kHz.
• Die ossillasie-amplitude van die pons of sy werkgereedskap - die onderste spektrum aan die begin van die operasie is van 2 tot 10 mikron, en die boonste vlak kan 60 mikron bereik.
• versadiging van skuur-mis - van 20 tot 100 duisend.korrels per 1 cm-kubus.
• Diameter van skuurelemente - van 50 tot 200 mikron.

Om hierdie parameters te verander, laat nie net individuele hoë-presisie lineêre verwerking toe nie, maar ook die akkurate vorming van komplekse groewe en uitsny. Werk met komplekse geometrieë het op baie maniere moontlik geword as gevolg van die perfeksie van die eienskappe van die pons, wat die skuursamestelling in verskillende modelle met 'n dun bobou kan beïnvloed.

Ontbraam met RCD

Hierdie operasie is gebaseer op 'n toename in die kavitasie en erosie-aktiwiteit van die akoestiese veld wanneer ultra-klein deeltjies vanaf 1 mikron in die skuurvloeistof ingebring word. Hierdie grootte is vergelykbaar met die radius van invloed van die skok klankgolf, wat dit moontlik maak om swak areas van brame te vernietig. Die werkproses word georganiseer in 'n spesiale vloeibare medium met 'n gliserienmengsel. 'n Spesiale toerusting word ook as 'n houer gebruik - 'n fitomenger, in 'n glas waarvan daar geweegde skuurmiddels en 'n werkende deel is. Sodra 'n akoestiese golf op die werkmedium toegepas word, begin die ewekansige beweging van skuurdeeltjies wat op die oppervlak van die werkstuk inwerk. Fynkorrels van silikonkarbied en elektrokorundum in 'n mengsel van water en gliserien sorg vir effektiewe ontbraming tot 0,1 mm groot. Dit wil sê, ultrasoniese behandeling bied akkurate en hoë-presisie verwydering van mikrodefekte wat selfs na tradisionele meganiese maal kan bly. As ons praat oor groot brame, is dit sinvol om die intensiteit van die proses te verhoog deur chemiese elemente by die houer te voegsoos blou vitriool.

Skoon onderdele met RCD

Op die oppervlaktes van werkende metaalblokkies kan daar verskeie soorte bedekkings en onsuiwerhede wees wat om die een of ander rede nie toegelaat word om deur tradisionele skuurskoonmaak verwyder te word nie. In hierdie geval word die tegnologie van kavitasie ultrasoniese verwerking in 'n vloeibare medium ook gebruik, maar met 'n aantal verskille van die vorige metode:

• Die frekwensiereeks sal wissel van 18 tot 35 kHz.
• Organiese oplosmiddels soos freon en etielalkohol word as 'n vloeibare medium gebruik.
• Om 'n stabiele kavitasieproses en betroubare fiksasie van die werkstuk te handhaaf, is dit nodig om die resonante werkingsmodus van die fitomenger in te stel, die vloeistofkolom waarin sal ooreenstem met die helfte van die lengte van die ultrasoniese golf.

Diamantboor ondersteun deur ultraklank

Die metode behels die gebruik van 'n roterende diamantwerktuig, wat deur ultrasoniese vibrasies aangedryf word. Energiekoste vir die behandelingsproses oorskry die volume benodigde hulpbronne met tradisionele metodes van meganiese aksie, en bereik 2000 J/mm3. Hierdie krag laat jou toe om met 'n deursnee van tot 25 mm teen 'n spoed van 0,5 mm/min te boor. Ook, ultrasoniese verwerking van materiale deur boor vereis die gebruik van koelmiddel in groot volumes tot 5 l/min. Vloeistofvloei spoel ook fyn poeier uit die oppervlaktes van die gereedskap en werkstuk,gevorm tydens die vernietiging van die skuurmiddel.

Beheer van RCD-werkverrigting

Die tegnologiese proses is onder beheer van die operateur, wat die parameters van die waarnemende vibrasies monitor. Dit geld veral vir die amplitude van ossillasies, die spoed van klank, sowel as die intensiteit van die stroomtoevoer. Met behulp van hierdie data word die beheer van die werksomgewing en die impak van die skuurmateriaal op die werkstuk verseker. Hierdie kenmerk is veral belangrik in die ultrasoniese verwerking van instrumente, wanneer verskeie maniere van toerusting werking in een tegnologiese proses gebruik kan word. Die mees progressiewe metodes van beheer behels die deelname van outomatiese middele om verwerkingsparameters te verander gebaseer op die lesings van sensors wat die parameters van die produk aanteken.

Voordele van ultrasoniese tegnologie

Die gebruik van RCD-tegnologie bied 'n aantal voordele, wat in verskillende mate manifesteer, afhangende van die spesifieke metode van die implementering daarvan:

• Die produktiwiteit van die bewerkingsproses neem verskeie kere toe.
• Ultrasoniese gereedskapslytasie word met 8-10 keer verminder in vergelyking met konvensionele bewerkingsmetodes.
• Wanneer geboor word, neem verwerkingsparameters toe in diepte en deursnee.
• Verhoog die akkuraatheid van meganiese aksie.

Foute van tegnologie

Wye toepassing van hierdie metode word steeds deur 'n aantal tekortkominge belemmer. Hulle hou hoofsaaklik verband met die tegnologiese kompleksiteit van die organisasie.proses. Daarbenewens vereis ultrasoniese verwerking van onderdele bykomende bedrywighede, insluitend die aflewering van skuurmateriaal aan die werkarea en die aansluiting van toerusting vir waterverkoeling. Hierdie faktore kan ook die koste van die werk verhoog. Wanneer industriële prosesse gediens word, styg energiekoste ook. Bykomende hulpbronne word benodig nie net om die funksie van die hoofeenhede te verseker nie, maar ook vir die werking van beskermingstelsels en stroomafnemers wat elektriese seine oordra.

Gevolgtrekking

Die bekendstelling van ultrasoniese skuurtegnologie in metaalbewerkingsprosesse was te wyte aan beperkings in die gebruik van tradisionele metodes van sny, boor, draai, ens. Anders as 'n konvensionele draaibank, is ultrasoniese metaalbewerking in staat om materiaal met verhoogde hardheid effektief te hanteer. Die gebruik van hierdie tegnologie het dit moontlik gemaak om bewerkingsoperasies uit te voer op geharde staal, titanium-karbiedlegerings, wolfraambevattende produkte, ens. Terselfdertyd word 'n hoë akkuraatheid van meganiese aksie gewaarborg met minimale skade aan die struktuur wat in die werkplek geleë is. gebied. Maar, soos die geval is met ander innoverende tegnologieë soos plasmasny-, laser- en waterstraalverwerking, is daar steeds ekonomiese en organisatoriese probleme wanneer sulke metaalverwerkingsmetodes gebruik word.