Ultragarsinis apdorojimas: technologija, privalumai ir trūkumai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Metalo apdirbimo pramonė šiame vystymosi etape gali išspręsti sudėtingas įvairaus kietumo ruošinių pjovimo ir gręžimo užduotis. Tai tapo įmanoma dėl to, kad buvo sukurti iš esmės nauji medžiagos poveikio būdai, įskaitant plačią elektromechaninių metodų grupę. Viena iš efektyviausių tokio tipo technologijų yra ultragarsinis apdorojimas (UZO), pagrįstas elektroakustinės spinduliuotės principais.

Matmenų RCD principai

Apdorojant matmenis, įprasti mechaniniai pjaustytuvai ir abrazyvai veikia kaip tiesioginis poveikio įrankis. Pagrindinis šio metodo skirtumas yra energijos š altinyje, kuris maitina įrankį. Šiuo pajėgumu ultragarso srovės generatorius veikia 16–30 kHz dažniais. Jis provokuojatų pačių abrazyvinių grūdelių svyravimai ultragarso dažniu, o tai užtikrina būdingą apdorojimo kokybę. Be to, būtina atkreipti dėmesį į mechaninio veikimo tipų įvairovę. Tai ne tik įprasti pjovimo ir šlifavimo elementai, bet ir konstrukcijos deformacija išlaikant jos tūrį. Be to, ultragarsinis dydžio nustatymas užtikrina, kad ruošinio dalelių būtų kuo mažiau net pjovimo metu. Medžiagą paveikiantys grūdeliai išskiria mikrodaleles, kurios neturi įtakos gaminio dizainui. Tiesą sakant, imant mėginius konstrukcija nesunaikinama, tačiau gali nekontroliuojamai plisti įtrūkimai.

Skirtumai nuo plazminės technologijos

Kalbant apie apdorojimo kokybę, ultragarsiniai ir plazminiai metodai turi daug panašių savybių, suteikiančių galimybę pjauti labai tiksliai. Bet ir tarp jų yra didelis darbo principo skirtumas. Taigi, jei UZO intensyviai veikia abrazyvinius miltelius iš apipjaustymo įrankio pusės, naudojant elektros bangų generatoriaus energijos palaikymą, tai plazmos apdorojimo metodas kaip darbo terpė naudoja jonizuotas dujas, įkrautas jonais ir elektronais. Tai reiškia, kad ultragarso ir plazmos apdorojimo technologijoms vienodai reikalingas pakankamai galingas energijos generatorius. Pirmuoju atveju tai yra ultragarsinis elektrinis aparatas, o antruoju – aukštos temperatūros dujų arba izoterminiai įrenginiai, galintys pakelti darbinės terpės temperatūros režimą iki 16 000 °C. Svarbus plazminio gydymo komponentas yra elektrodų ir plazmos naudojimasmedžiagos, užtikrinančios didelę pjovimo lanko galią.

Ultragarsiniai gydymo aparatai

Dabar verta išsamiau pasidomėti įranga, naudojama įgyvendinant RCD. Didelėse pramonės šakose tokiems tikslams naudojamos mašinos, aprūpintos generatoriumi, skirtu generuoti kintamąją ultragarso dažnio srovę. Sukurta srovė nukreipiama į magnetinio keitiklio apviją, kuri savo ruožtu sukuria elektromagnetinį lauką įrenginio darbiniam korpusui. Ultragarsinis apdorojimas prasideda tuo, kad mašinos perforatorius pradeda vibruoti, būdamas elektromagnetiniame lauke. Šios vibracijos dažnius nustato generatorius pagal nustatytus parametrus, kurių reikia konkrečiu atveju.

Perforatorius pagamintas iš magnetostrikcinės medžiagos (geležies, nikelio ir kob alto lydinio), kurios linijiniai matmenys gali keistis veikiant magnetiniam keitikliui. Ir paskutiniame kritiniame etape perforatorius veikia abrazyvinius miltelius per bangolaidžio kondensatoriaus svyravimus. Be to, apdorojimo mastas ir galia gali skirtis. Nagrinėjamoje įrangoje pramoninis metalo apdirbimas atliekamas formuojant masyvias konstrukcijas, tačiau yra ir kompaktiškų panašaus veikimo principo įrenginių, ant kurių atliekamas itin tikslus graviravimas.

Matmenų RCD technika

Sumontavus įrangą ir pasiruošusIš tikslinės medžiagos abrazyvinė suspensija tiekiama į operacijos zoną, ty į tarpą tarp gaminio paviršiaus ir svyruojančio galo. Beje, silicio arba boro karbidai dažniausiai naudojami kaip pats abrazyvas. Automatizuotose linijose vanduo naudojamas milteliams tiekti ir aušinimui. Tiesioginis metalų apdorojimas ultragarsu susideda iš dviejų operacijų:

• Smūginis abrazyvinių dalelių įsiskverbimas į numatytą ruošinio paviršių, dėl to susidaro mikroįtrūkimų tinklas ir pradurtos gaminio mikrodalelės.
• Šlifavimo medžiagos cirkuliacija apdorojimo zonoje – panaudotus grūdelius pakeičia naujų dalelių srautai.

Svarbi viso proceso efektyvumo sąlyga – išlaikyti aukštą tempą atliekant abi procedūras iki ciklo pabaigos. Priešingu atveju keičiasi apdorojimo parametrai ir sumažėja abrazyvinės krypties tikslumas.

Proceso charakteristikos

Apdorojimo parametrai, optimalūs konkrečiai užduočiai atlikti, yra iš anksto nustatyti. Atsižvelgiama ir į mechaninio veikimo konfigūraciją, ir į ruošinio medžiagos savybes. Vidutinės ultragarsinio gydymo charakteristikos gali būti pateiktos taip:

• Srovės generatoriaus dažnių diapazonas yra nuo 16 iki 30 kHz.
• Perforatoriaus ar jo darbo įrankio virpesių amplitudė – apatinis spektras operacijos pradžioje yra nuo 2 iki 10 mikronų, o viršutinis lygis gali siekti 60 mikronų.
• Abrazyvinių srutų prisotinimas - nuo 20 iki 100 tūkst.grūdelių 1 cm kube.
• Šlifavimo elementų skersmuo – nuo 50 iki 200 mikronų.

Šių parametrų keitimas leidžia ne tik atlikti individualų didelio tikslumo linijinį apdorojimą, bet ir tiksliai suformuoti sudėtingus griovelius ir išpjovas. Daugeliu atžvilgių dirbti su sudėtingomis geometrijomis tapo įmanoma dėl tobulų perforatorių charakteristikų, kurios gali turėti įtakos skirtingų modelių su plonu antstatu abrazyvinei kompozicijai.

Surų šalinimas naudojant RCD

Ši operacija pagrįsta akustinio lauko kavitacijos ir erozinio aktyvumo padidėjimu, kai į abrazyvinį srautą patenka itin mažos 1 mikrono dalelės. Šis dydis yra panašus į smūginės garso bangos poveikio spindulį, kuris leidžia sunaikinti silpnas įbrėžimų vietas. Darbo procesas organizuojamas specialioje skystoje terpėje su glicerino mišiniu. Kaip talpykla taip pat naudojama speciali įranga - fitomikseris, kurio stiklinėje yra sveriami abrazyvai ir darbinė dalis. Kai tik ant darbo terpės paveikiama akustinė banga, prasideda atsitiktinis abrazyvinių dalelių judėjimas, kuris veikia ruošinio paviršių. Smulkūs silicio karbido ir elektrokorundo grūdeliai vandens ir glicerino mišinyje užtikrina efektyvų šlifavimą iki 0,1 mm dydžio. Tai reiškia, kad ultragarsinis apdorojimas leidžia tiksliai ir tiksliai pašalinti mikrodefektus, kurie gali likti net po tradicinio mechaninio šlifavimo. Jei mes kalbame apie didelius įdubimus, prasminga padidinti proceso intensyvumą, pridedant cheminių elementų į konteinerį.kaip mėlynas vitriolis.

Dalių valymas naudojant RCD

Ant apdirbamų metalinių ruošinių paviršių gali būti įvairių dangų ir nešvarumų, kurių dėl vienokių ar kitokių priežasčių neleidžiama pašalinti tradiciniu abrazyviniu valymu. Šiuo atveju taip pat naudojama kavitacijos ultragarso apdorojimo skystoje terpėje technologija, tačiau ji skiriasi nuo ankstesnio metodo:

• Dažnių diapazonas skirsis nuo 18 iki 35 kHz.
• Organiniai tirpikliai, tokie kaip freonas ir etilo alkoholis, naudojami kaip skysta terpė.
• Norint išlaikyti stabilų kavitacijos procesą ir patikimą ruošinio fiksaciją, reikia nustatyti fitomikserio rezonansinį veikimo režimą, kurio skysčio kolonėlė atitiks pusę ultragarso bangos ilgio.

Deimantinis gręžimas palaikomas ultragarsu

Šis metodas apima besisukančio deimantinio įrankio naudojimą, kurį varo ultragarso virpesiai. Energijos sąnaudos apdorojimo procesui viršija reikalingų resursų apimtį naudojant tradicinius mechaninio veikimo būdus ir siekia 2000 J/mm3. Ši galia leidžia gręžti iki 25 mm skersmens 0,5 mm/min greičiu. Taip pat ultragarsu apdorojant medžiagas gręžiant reikia naudoti aušinimo skystį dideliais kiekiais iki 5 l/min. Skysčių srautai taip pat išplauna smulkius miltelius nuo įrankio ir ruošinio paviršių,susidarė sunaikinant abrazyvą.

RCD veikimo kontrolė

Technologinį procesą kontroliuoja operatorius, kuris stebi veikiančių virpesių parametrus. Visų pirma tai taikoma virpesių amplitudei, garso greičiui, taip pat srovės tiekimo intensyvumui. Šių duomenų pagalba užtikrinama darbo aplinkos ir abrazyvinės medžiagos poveikio ruošiniui kontrolė. Ši savybė ypač svarbi apdorojant prietaisus ultragarsu, kai viename technologiniame procese gali būti naudojami keli įrangos veikimo režimai. Pažangiausi valdymo metodai apima automatines apdorojimo parametrų keitimo priemones, pagrįstas jutiklių, fiksuojančių gaminio parametrus, rodmenimis.

Ultragarso technologijos privalumai

RCD technologijos naudojimas suteikia daug privalumų, kurie pasireiškia įvairiais laipsniais, priklausomai nuo konkretaus jos įgyvendinimo būdo:

• Apdirbimo proceso našumas padidėja kelis kartus.
• Ultragarsinis įrankių susidėvėjimas sumažėja 8–10 kartų, palyginti su įprastais apdirbimo būdais.
• Gręžimo metu apdirbimo parametrai didėja gylyje ir skersmenyje.
• Padidina mechaninio veikimo tikslumą.

Technologijos trūkumai

Plačiam šio metodo taikymui vis dar trukdo daugybė trūkumų. Jie daugiausia susiję su technologiniu organizacijos sudėtingumu.procesas. Be to, ultragarsinis dalių apdorojimas reikalauja papildomų operacijų, įskaitant abrazyvinės medžiagos pristatymą į darbo vietą ir vandens aušinimo įrangos prijungimą. Šie veiksniai taip pat gali padidinti darbo kainą. Aptarnaujant pramonės procesus, didėja ir energijos sąnaudos. Papildomi ištekliai reikalingi ne tik pagrindinių mazgų veikimui užtikrinti, bet ir apsaugos sistemų bei elektros signalus perduodančių srovės kolektorių veikimui.

Išvada

Ultragarsinės abrazyvinės technologijos metalo apdirbimo procesuose pradėtos naudoti dėl tradicinių pjovimo, gręžimo, tekinimo ir tt metodų naudojimo apribojimų. Skirtingai nuo įprastų tekinimo staklių, ultragarsinis metalo apdirbimas gali veiksmingai susidoroti su padidinto kietumo medžiagomis.. Šios technologijos naudojimas leido atlikti grūdinto plieno, titano-karbido lydinių, volframo turinčių gaminių ir kt. apdirbimo operacijas. Tuo pačiu metu garantuojamas aukštas mechaninio veikimo tikslumas, minimaliai pažeidžiant darbinėje vietoje esančią konstrukciją. plotas. Tačiau, kaip ir su kitomis naujoviškomis technologijomis, tokiomis kaip plazminis pjovimas, apdorojimas lazeriu ir vandens srove, naudojant tokius metalo apdirbimo būdus vis dar kyla ekonominių ir organizacinių problemų.