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超聲波加工的技術

一.簡介 

    我們這組這次講的是超聲波加工技術.超聲波加工利用超聲振動的工具,帶動工件和工具間的磨料懸浮液,沖擊和拋磨工件的被加工部位,使其局部材料被蝕除而成粉末,以進行穿孔、切割和研磨等,以及利用超聲波振動使工件相互結合的加工方法。超聲加工技術是特種加工技術之一,往往能應用于傳統加工難以完成的難加工材料上。 超聲去除加工、超聲表面光整加工、超聲焊接加工、超聲處理等超聲加工技術。 

二.超聲波及其特點 1.聲波類型 

振動在彈性介質內的傳播稱為波動, 簡稱波。波動的物理實質是能量的傳遞過程。 

可聞聲波:頻率在16~160000 Hz之間的聲波。 次聲波:頻率低于16 Hz的聲波。 超聲波:頻率高于16000 Hz的聲波。 特超聲波:頻率高于1010 Hz的聲波。 2、超聲波的基本特性 

(1)超聲波與聲波一樣,在氣體、液體和固體等不同彈性介質中傳播時,其傳播速度不同。(2)超聲波能傳遞很強的能量,它對其傳播方向上的障礙物施加壓力(聲壓)。超聲波是一種縱波,其振動能量的強弱可用能量密度來衡量, 其能量密度可達100W/cm2 以上。 (3)超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生強烈的沖擊和空化作用,強化加工過程的進行。  

(4)超聲波會產生反射、干涉和共振現象,出現波的疊加作用,從而獲得更大的加工能量。  三.超聲波加工的原理與特點 

1、超聲波加工的基本原理              

超聲波加工是利用超聲波作動力,推動磨料

以極高的速度沖擊工件表面,工件材料在磨料打擊下被破壞、脫落。  

A.超聲發生器將交流電轉變為超聲電振蕩; B.換能器將電振蕩轉變為機械振動; 

C.變幅桿將振幅放大**0.05~0.1mm,驅動工具作超聲振動。 

D.工具推動磨料高速撞擊、拋磨工件,擊碎工件表面材料,并使之去除; 

E.工作液產生的液壓沖擊波和空化作用加快了表面材料的裂紋擴展和破壞。 

F.超聲波加工是機械撞擊、拋磨、空化作用的綜合結果。

其中撞擊起主要作用。 2、超聲波加工的特點 

(1)適合加工各種硬脆材料,特別是不導電的非金屬材料,例如玻璃、陶瓷、石英、寶石、金剛石等。 (2)工具可用較軟的材料做較復雜的形狀。 (3)工具與工件相對運動簡單,使機床結構簡單。 (4)切削力小、切削熱少,不會引起變形及燒傷,加工精度與表面質量也較好。 四.超聲波加工設備 

     超聲波加工設備又稱超聲波加工裝置,盡管不同功率大小、不同公司生產的超聲波加工設備在結構形式上各不相同,但其組成部分基本相同。 

    超聲波加工裝置一般都由超聲發生器、超聲振動系統

(聲學部件)、機床本體和磨料工作液循環系統等部分組成。

1、超聲發生器  

作用:將工頻交流電轉變為具有一定功率輸出的超聲頻電振蕩。 

2、聲學部件 (換能器、變幅桿和工具。) 

作用:將超聲波發生器輸出的高頻率電能轉變為機械振動能,并通過變幅桿使工具端面作高頻率、小振幅振動以進行超聲加工。 

五.超聲波技術加工應用 

A.超聲波加工的生產率雖然比電火花加工和電解加工低,但其加工精度和表面質量都優于它們。 

B.更重要的是可以加工它們難以加工的半導體和非金屬的硬脆材料,如玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等。 C.對于電火花加工后的一些淬火鋼、硬質合金沖模、拉絲模、塑料模等,**后還經常用超聲波拋磨、光整加工,使表面粗糙度進一步降低。 1、型(腔)孔加工 

 超聲波目前主要應用在脆硬材料的圓孔、型孔、型腔、套料、微細孔等的加工。 2、切割加工 

對于難以用普通加工方法切割的脆硬材料如陶瓷、石英、硅、寶石等用超聲波加工具有切片薄、切口窄、精度高、生產率高、經濟性好等優點。

3、超聲波清洗 

原理:基于清洗液在超聲波作用下產生空化效應的結果??栈a生的強烈沖擊液直接作用到被清洗的部位,使污物遭到破壞,并從被清洗表面脫落下來。 

應用:主要用于幾何形狀復雜、清洗質量要求高而用其它方法清洗效果差的中小精密零件,特別是工件上的深小孔、微孔、彎孔、盲孔、溝槽、窄縫等部位的精清洗,生產率和凈化率都很高。 

   目前在半導體和集成電路元件、儀器儀表零件、電真空器件、光學零件、醫療器械等的清洗中應用。 4、超聲波焊接 

原理:利用超聲振動作用去除工件表面的氧化膜,使工件露出本體表面,使兩個被焊工件表面在高速振動撞擊下摩擦發熱并親和粘在一起。 

應用:用于焊接尼龍、塑料及表面易生成氧化膜的鋁制品,還可以在陶瓷等非金屬表面掛錫、掛銀,從而改善這些材料的可焊性;焊接一般很難焊接的稀有金屬,如鈦、鉬等 。 5、復合加工 #p#分頁標題#e#

采用超聲波加工硬質合金、耐熱合金等硬質金屬材料時加工速度低,工具損耗大,為了提高加工速度和降低工具損耗,采用超聲波、電解加工或電火花加工相結合來加工噴油嘴、噴絲板上的孔或窄縫,這樣可大大提高生產率和質量。6、無損檢測  

利用超聲波定向發射、反射、穿透大多數材料特性,在測距、控制、監測及材料測量方面進行無損檢測 。 7、超聲波在生活中的應用 

超聲波除塵、超聲波促進植物生長、超聲波偵察海底、超聲波診斷疾病等。 

    總之,超聲波加工技術的前景是可觀的,無量的。