Вопрос №15 Приведите методы ультразвуковой обработки металлов. Опишите назначение и устройство акустического узла ультразвукового станка (а).
Рисунок 7- Схема акустического узла ультразвукового станка(А) и ультразвуковой ванны(Б)
В промышленности ультразвук используется по трем основным направлениям: силовое воздействие на материал, интенсификация и ультразвуковой контроль процессов.
Силовое воздействие на материал применяется для механической обработки твердых и сверхтвердых сплавов, получения стойких эмульсий и т.п.
Наиболее часто применяются две разновидности ультразвуковой обработки на характерных частотах 16…30кГц:
- размерную обработку на станках с применением инструментов;
- очистку в ваннах с жидкой средой.
Основным рабочим механизмом ультразвукового станка является акустический узел. Он предназначен для приведения рабочего инструмента в колебательное движение. Акустический узел получает питание от генератора электрических колебаний (обычно ламповый), к которому подключается обмотка (2). Главным элементом акустического узла является магнитострикционный (или пьезоэлектрический) преобразователь энергии электрических колебаний в энергию механических упругих колебаний – вибратор (1).
Колебания вибратора, который попеременно удлиняется и укорачивается с ультразвуковой частотой в направлении магнитного поля обмотки, усиливаются концентратором (4), присоединенным к торцу вибратора. К концентратору крепится стальной инструмент (5) так, чтобы между торцом и обрабатываемой деталью (6) оставался зазор. Вибратор помещается в эбонитовй кожух (3), куда подается протонная охлаждающая вода. Инструмент должен иметь форму заданного сечения отверстия. В пространство между торцом инструмента и обрабатываемой поверхностью детали из сопла (7) подается жидкость с мельчайшими зернами абразивного порошка. От колеблющегося торца инструмента зерна абразива приобретают большую скорость, ударяются о поверхность детали и выбивают из нее мельчайшую стружку.
Хотя производительность каждого удара ничтожно мала, производительность установки относительно высока, что обусловлено высокой частотой колебаний инструмента (16…30Гц) и большим количеством зерен абразива (20…100 тыс/см3), движущихся одновременно с большим ускорением.
По мере снятия слоев материала производится автоматическая подача инструмента. Абразивная жидкость подается в зону обработки под давлением и вымывает отходы обработки.
С помощью ультразвуковой технологии можно выполнить такие операции, как прошивка, долбление, сверление, резание, шлифование и другие.
Примером могут быть выпускаемые промышленные ультразвуковые станки прошивочные (модели 4770, 4773А) и универсальные (модели 100А).
Вопрос №16 Приведите методы ультразвуковой обработки металлов. Опишите назначение и устройство ультразвуковой ванны (б).
Рисунок 7- Схема акустического узла ультразвукового станка(А) и ультразвуковой ванны(Б)
Ультразвуковые ванны применяются для очистки поверхностей металлических деталей от продуктов коррозии, пленок окислов, минеральных масел и т.п.
Работа ультразвуковой ванны основана на использовании эффекта местных гидравлических ударов, возникающих в жидкости под действием ультразвука.
Принцип действия такой ванны состоит в следующем. Обрабатываемая деталь (1) погружается (подвешивается) в бачок (4), заполненный жидкой моющей средой (2). Излучателем ультразвуковых колебаний является диафрагма (5), соединенная с магнитострикционным вибратором (6) с помощью клеящего состава (8).
Ванна установлена на подставке (7). Волна ультразвуковых колебаний (3) распространяется в рабочей зоне, где производится обработка.
Наиболее эффективна ультразвуковая очистка при удалении загрязнений из труднодоступных полостей, углублений и каналов небольших размеров. Кроме того, этим методом удается получить стойкие эмульсии таких несмешивающихся обычными способами жидкостей как вода и масло, ртуть и вода, бензол, вода и другие.
Аппаратура УЗУ сравнительно дорога, поэтому экономически целесообразно применять ультразвуковую очистку небольших по размеру деталей только в условиях массового производства.