Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов

2.12. Поочередно поместить каждый из разделенных образцов на предметный столик микроскопа МИМ-5 и с помощью микроскопа МИМ-5 измерить размеры зоны сварки. Результаты измерений за­ нести в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Результаты измерений размеров зоны сварки от продолжительности ультразвуковой сварки пластмасс

2.13. Повторить все действия согласно пунктам 2.4 - 2.12, после­ довательно увеличивая продолжительность ультразвукового свари­ вания до 5 с с интервалом в 1 с.

Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Инструмент и принадлежности.

3.Схема акустической колебательной системы для ультразвуко­

вой сварки с указанием ее основных элементов.

4.Краткие сведения о принципах, положенных в основу ультра­ звуковой сварки пластмасс.

5.Краткие сведения о механизме образования соединений при

ультразвуковой сварке пластмасс.

6.Описание технологии ультразвуковой сварки пластмасс.

7.Краткие сведения о принципах, положенных в основу сварки

пластмасс трением.

8. Принципиальная схема установки для сварки пластмасс

трением.

9. Результаты измерения размеров зоны сварки в зависимости от продолжительности ультразвуковой сварки пластмасс.

115

Контрольные вопросы

1.Какими достоинствами обладает ультразвуковая сварка пла­ стмасс по сравнению с другими видами сварки?

2.Каковы амплитуда и частота колебаний при ультразвуковой

сварке пластмасс?

3.За счет каких явлений в свариваемом шве происходит пере­ ход механической энергии колебаний в тепловую?

4.Чем определяется свариваемость пластмасс? Какой коэффи­ циент лежит в основе критерия свариваемости?

5.Как влияют акустические и технологические параметры уль­ тразвуковой сварки пластмасс на прочность соединения?

6.Назовите основные разновидности ультразвуковой сварки пластмасс. В чем заключаются их достоинства и недостатки?

7.Как влияет форма разделки сопрягаемых поверхностей на про­ цесс формирования сварных швов?

8.Назовите основные области применения ультразвуковой сварки пластмасс.

9.Какие виды пластмасс используются при сварке трением? В чем ее основные преимущества перед другими видами сварки?

10.Перечислите основные схемы сварки трением. Для каких де­ талей они используются?

11.Какие станки используются в технологическом процессе сварки трением?

JlHTepaiypa

1.Киселёв. М.Г. Ультразвук в технологии машино- и приборо­ строения: учебное пособие/М.Г. Киселёв., В.Т. Минченя, Г.А. Есьман. - Минск: Тесей, 2003. - 424 с.

2.Ультразвук / под ред. И.П. Голяминой. - М.: Сов. энцикл.,

1979.-400 с.

116

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а №6

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы

1.Изучить физическую сущность процесса ультразвуковой размер­ ной обработки хрупких материалов, ее технологические возможности

иприменяемое оборудование.

2.Провести обработку сквозных отверстий в стеклянной заго­ товке, по результатам которой определить производительность вы­ полнения операции, а также оценить геометрические параметры по­ лученных отверстий.

Инструменты н принадлежности

1.Ультразвуковая установка для обработки отверстий.

2.Сменный наконечник с инструментом.

3.Стеклянные образцы.

4.Абразивный порошок.

5.Емкость для приготовления абразивной суспензии вместе с

мерной ложкой.

6.Секундомер.

7.Штангенциркуль ШЦ-1 с величиной отсчета по нониусу, рав­

ной 0,05 мм.

8. Микроскоп МИМ-5.

Основные сведения об ультразвуковой размерной обработке хрупких материалов

Ультразвуковая размерная обработка является эффективным способом формообразования поверхностей, особенно сложной фор­ мы, на деталях из твердых хрупких материалов, обработка которых другими методами затруднена. Широкое применение стекла, квар­ ца, керамики, ситаллов, рубина, германия, кремния в электронной и приборостроительной промышленности, а также в различных отраслях машиностроения инициировало быстрое развитие ультразвуковой

117

размерной обработки, создание и внедрение в производство ультразву­ ковых станков, разработку физических и технологических основ этого метода.

Физическая сущность процесса

Схема метода ультразвуковой размерной обработки приведена на рис. 6.1. Инструменту, который является частью акустической колебательной системы, сообщаются ультразвуковые колебания с частотой 18...44 кГц и амплитудой 10...60 мкм. Как правило, ис­ пользуются продольные колебания, но можно применять попереч­ ные и крутильные. В состав колебательной системы входят магнитострикционный или пьезокерамический преобразователь и стержне­ вой концентратор с коэффициентом усиления по амплитуде 5...20. Торец инструмента прижимается к поверхности обрабатываемой за­ готовки с постоянной силой 20...200 Н при давлении прижима 105...106 Па.

Рис. 6.1. Схема ультразвуковой размерной обработки:

1 - инструмент; 2 - ультразвуковой преобразователь; 3 - концентратор; 4 - обрабатываемая заготовка

118

В рабочую зону, т.е. в пространство между колеблющимся тор­ цом инструмента и заготовкой, подается суспензия, состоящая из взвешенных в воде зерен абразива. Инструмент ударяет по зернам абразива и выкалывает частички материала обрабатываемой заго­ товки. Размер этих частиц небольшой, однако количество ударов велико, и при определенных условиях процесс протекает достаточ­ ноэффективно.

Воснове ультразвуковой размерной обработки лежат два процесса:

1)ударное внедрение абразивных зерен, приводящее к выкалы­ ванию частиц обрабатываемого материала;

2)циркуляция суспензии в рабочей зоне, за счет которой осуще­ ствляется вынос выколотых частиц и доставка свежих абразивных зерен.

Для обеспечения высокой производительности необходимо ин­ тенсивное протекание обоих процессов.

При ультразвуковой размерной обработке происходит хрупкое разрушение обрабатываемого материала и одновременно вязкое разрушение инструмента, выполненного из малоуглеродистой ста­ ли. В момент удара торца инструмента по наиболее выступающим абразивным зернам их вершины вдавливаются в поверхностные слои как детали, так и инструмента (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Схема взаимодействия абразивных зерен с поверхностью заготовки и инструмента в процессе ультразвуковой размерной обработки:

1- абразивные зерна; 2 - колеблющийся инструмент; 3 - обрабатываемая заготовка; 4 - зона предразрушения на поверхности заготовки

119