Ultrasonic processing: teknolohiya, mga pakinabang at disadvantages

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang industriya ng metalworking sa yugtong ito ng pag-unlad ay may kakayahang lutasin ang mga kumplikadong gawain ng pagputol at pagbabarena ng mga workpiece na may iba't ibang antas ng tigas. Naging posible ito dahil sa pagbuo ng panimula ng mga bagong paraan ng pag-impluwensya sa materyal, kabilang ang isang malawak na grupo ng mga electromechanical na pamamaraan. Ang isa sa mga pinakaepektibong teknolohiya ng ganitong uri ay ang ultrasonic processing (UZO), batay sa mga prinsipyo ng electroacoustic radiation.

Mga Prinsipyo ng dimensional RCD

Sa panahon ng pagpoproseso ng dimensional, ang karaniwang mga mechanical cutter at abrasive ay nagsisilbing direktang tool ng impluwensya. Ang pangunahing pagkakaiba sa pamamaraang ito ay nasa pinagmumulan ng enerhiya na nagpapagana sa tool. Sa kapasidad na ito, ang ultrasonic kasalukuyang generator ay gumagana sa mga frequency na 16–30 kHz. Pinipilit niyamga oscillations ng parehong nakasasakit na butil sa ultrasonic frequency, na nagsisiguro sa katangian ng kalidad ng pagproseso. Bukod dito, kinakailangang tandaan ang iba't ibang uri ng mekanikal na pagkilos. Ito ay hindi lamang ang karaniwang mga elemento ng pagputol at paggiling, kundi pati na rin ang pagpapapangit ng istraktura habang pinapanatili ang dami nito. Higit pa rito, tinitiyak ng ultrasonic sizing na ang mga particle ng workpiece ay pinananatiling pinakamaliit kahit sa panahon ng pagputol. Mga butil na nakakaapekto sa materyal na may tuldok-tuldok na mga microparticle na hindi nakakaapekto sa disenyo ng produkto. Sa katunayan, walang pagkasira ng istraktura sa pamamagitan ng sampling, gayunpaman, maaaring mangyari ang hindi nakokontrol na pagpapalaganap ng mga bitak.

Mga pagkakaiba sa teknolohiya ng plasma

Sa mga tuntunin ng kalidad ng pagproseso, ang mga pamamaraan ng ultrasonic at plasma ay may maraming katulad na mga tampok, na nagbibigay ng posibilidad ng high-precision na pagputol. Ngunit din sa pagitan nila ay may isang makabuluhang pagkakaiba sa prinsipyo ng trabaho. Kaya, kung ang UZO ay nagsasangkot ng matinding epekto sa nakasasakit na pulbos mula sa gilid ng trimming tool na may suporta sa enerhiya ng isang electric wave generator, kung gayon ang pamamaraan ng pagproseso ng plasma ay gumagamit ng ionized gas na sinisingil ng mga ions at electron bilang isang gumaganang daluyan. Iyon ay, ang mga teknolohiya ng ultrasonic at plasma processing ay pantay na nangangailangan ng suporta ng isang sapat na malakas na generator ng enerhiya. Sa unang kaso, ito ay isang ultrasonic electric apparatus, at sa pangalawang kaso, mataas na temperatura na gas o isothermal installation na may kakayahang dalhin ang temperatura ng rehimen ng gumaganang medium sa 16,000 °C. Ang isang mahalagang bahagi ng paggamot sa plasma ay ang paggamit ng mga electrodes at plasmamga substance na nagbibigay ng mataas na kapangyarihan ng guided arc ng cutter.

Ultrasonic Treatment Machines

Ngayon ito ay nagkakahalaga ng paninirahan nang mas detalyado sa mga kagamitang ginamit sa pagpapatupad ng RCD. Sa malalaking industriya, para sa gayong mga layunin, ginagamit ang mga makina, na binibigyan ng generator set para sa pagbuo ng alternating current ng ultrasonic frequency. Ang nabuong kasalukuyang ay nakadirekta sa paikot-ikot ng magnetic converter, na, naman, ay lumilikha ng isang electromagnetic field para sa gumaganang katawan ng pag-install. Ang pagpoproseso ng ultrasonic ay nagsisimula sa katotohanan na ang suntok ng makina ay nagsisimulang mag-vibrate, na nasa isang electromagnetic field. Ang mga frequency ng vibration na ito ay itinakda ng generator batay sa mga set na parameter na kinakailangan sa isang partikular na kaso.

Ang suntok ay gawa sa isang magnetostrictive na materyal (isang haluang metal na bakal, nickel at cob alt) na maaaring magbago sa mga linear na dimensyon sa ilalim ng pagkilos ng magnetic transducer. At sa huling kritikal na yugto, ang suntok ay kumikilos sa nakasasakit na pulbos sa pamamagitan ng mga oscillations na ginagabayan sa waveguide-capacitor. Bukod dito, ang sukat at kapangyarihan ng pagproseso ay maaaring iba. Sa mga kagamitan na isinasaalang-alang, ang pang-industriya na paggawa ng metal ay ginagawa sa pagbuo ng napakalaking istruktura, ngunit mayroon ding mga compact na device na may katulad na prinsipyo ng pagpapatakbo, kung saan isinasagawa ang high-precision na pag-ukit.

Dimensional RCD technique

Pagkatapos mag-install ng kagamitan at maghandang target na materyal, ang nakasasakit na slurry ay ibinibigay sa lugar ng operasyon - iyon ay, sa espasyo sa pagitan ng ibabaw ng produkto at ng oscillating na dulo. Sa pamamagitan ng paraan, ang silikon o boron carbide ay kadalasang ginagamit bilang nakasasakit mismo. Sa mga awtomatikong linya, ang tubig ay ginagamit para sa paghahatid ng pulbos at paglamig. Ang direktang ultrasonic processing ng mga metal ay binubuo ng dalawang operasyon:

• Epekto ang pagtagos ng mga nakasasakit na particle sa inilaan na ibabaw ng workpiece, bilang resulta kung saan ang isang network ng mga microcrack ay nabuo at ang mga microparticle ng produkto ay nabutas.
• Circulation ng abrasive material sa processing zone - ang mga ginamit na butil ay pinapalitan ng mga stream ng bagong particle.

Ang isang mahalagang kundisyon para sa pagiging epektibo ng buong proseso ay upang mapanatili ang isang mataas na bilis sa parehong mga pamamaraan hanggang sa katapusan ng cycle. Kung hindi, magbabago ang mga parameter sa pagpoproseso at bumababa ang katumpakan ng nakasasakit na direksyon.

Mga katangian ng proseso

Ang mga parameter ng pagproseso na pinakamainam para sa isang partikular na gawain ay paunang itinakda. Parehong ang pagsasaayos ng mekanikal na pagkilos at ang mga katangian ng materyal ng workpiece ay isinasaalang-alang. Ang mga karaniwang katangian ng ultrasonic na paggamot ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod:

• Ang frequency range ng kasalukuyang generator ay mula 16 hanggang 30 kHz.
• Ang oscillation amplitude ng punch o ang gumaganang tool nito - ang mas mababang spectrum sa simula ng operasyon ay mula 2 hanggang 10 microns, at ang upper level ay maaaring umabot sa 60 microns.
• Saturation ng abrasive slurry - mula 20 hanggang 100 thousand.butil bawat 1 cm cube.
• Diameter ng mga abrasive na elemento - mula 50 hanggang 200 microns.

Ang pag-iiba-iba ng mga parameter na ito ay nagbibigay-daan hindi lamang sa indibidwal na high-precision na linear processing, kundi pati na rin sa tumpak na pagbuo ng mga kumplikadong grooves at cutout. Sa maraming paraan, naging posible ang pagtatrabaho sa mga kumplikadong geometries dahil sa pagiging perpekto ng mga katangian ng mga suntok, na maaaring makaapekto sa nakasasakit na komposisyon sa iba't ibang mga modelo na may manipis na superstructure.

Deburring na may RCD

Ang operasyong ito ay batay sa pagtaas ng cavitation at erosive na aktibidad ng acoustic field kapag ang napakaliit na particle mula sa 1 micron ay ipinapasok sa abrasive flow. Ang laki na ito ay maihahambing sa radius ng impluwensya ng shock sound wave, na ginagawang posible na sirain ang mga mahihinang lugar ng burr. Ang proseso ng pagtatrabaho ay nakaayos sa isang espesyal na daluyan ng likido na may pinaghalong gliserin. Ang isang espesyal na kagamitan ay ginagamit din bilang isang lalagyan - isang phytomixer, sa isang baso kung saan may mga weighed abrasives at isang gumaganang bahagi. Sa sandaling mailapat ang isang acoustic wave sa working medium, magsisimula ang random na paggalaw ng mga nakasasakit na particle, na kumikilos sa ibabaw ng workpiece. Ang mga pinong butil ng silicon carbide at electrocorundum sa pinaghalong tubig at gliserin ay nagbibigay ng epektibong pag-deburring hanggang sa 0.1 mm ang laki. Iyon ay, ang ultrasonic na paggamot ay nagbibigay ng tumpak at mataas na katumpakan na pag-alis ng mga microdefect na maaaring manatili kahit na pagkatapos ng tradisyonal na mekanikal na paggiling. Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa malalaking burr, makatuwiran na dagdagan ang intensity ng proseso sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga elemento ng kemikal sa lalagyanparang asul na vitriol.

Paglilinis ng mga bahagi gamit ang RCD

Sa mga ibabaw ng gumaganang mga blangko ng metal, maaaring may iba't ibang uri ng mga coatings at dumi na hindi pinapayagan, para sa isang kadahilanan o iba pa, na alisin sa pamamagitan ng tradisyonal na abrasive na paglilinis. Sa kasong ito, ang teknolohiya ng cavitation ultrasonic processing sa isang likidong daluyan ay ginagamit din, ngunit may ilang mga pagkakaiba mula sa nakaraang pamamaraan:

• Ang frequency range ay mag-iiba mula 18 hanggang 35 kHz.
• Ang mga organikong solvent tulad ng freon at ethyl alcohol ay ginagamit bilang isang liquid medium.
• Upang mapanatili ang isang matatag na proseso ng cavitation at maaasahang pag-aayos ng workpiece, kinakailangang itakda ang resonant mode ng operasyon ng phytomixer, ang liquid column kung saan tumutugma sa kalahati ng haba ng ultrasonic wave.

Pagbabarena ng brilyante na sinusuportahan ng ultrasound

Ang pamamaraan ay nagsasangkot ng paggamit ng umiikot na tool na brilyante, na hinihimok ng ultrasonic vibrations. Ang mga gastos sa enerhiya para sa proseso ng paggamot ay lumampas sa dami ng mga kinakailangang mapagkukunan gamit ang mga tradisyonal na pamamaraan ng mekanikal na pagkilos, na umaabot sa 2000 J/mm3. Ang kapangyarihang ito ay nagpapahintulot sa iyo na mag-drill na may diameter na hanggang 25 mm sa bilis na 0.5 mm/min. Gayundin, ang pagproseso ng ultrasonic ng mga materyales sa pamamagitan ng pagbabarena ay nangangailangan ng paggamit ng coolant sa malalaking volume hanggang 5 l/min. Ang mga daloy ng likido ay naghuhugas din ng pinong pulbos mula sa mga ibabaw ng tooling at workpiece,nabuo sa panahon ng pagkasira ng abrasive.

Kontrol sa pagganap ng RCD

Ang teknolohikal na proseso ay nasa ilalim ng kontrol ng operator, na sinusubaybayan ang mga parameter ng kumikilos na vibrations. Sa partikular, nalalapat ito sa amplitude ng mga oscillations, ang bilis ng tunog, pati na rin ang intensity ng kasalukuyang supply. Sa tulong ng data na ito, ang kontrol ng kapaligiran sa pagtatrabaho at ang epekto ng nakasasakit na materyal sa workpiece ay natiyak. Ang tampok na ito ay lalong mahalaga sa ultrasonic processing ng mga instrumento, kapag ang ilang mga mode ng pagpapatakbo ng kagamitan ay maaaring gamitin sa isang teknolohikal na proseso. Ang pinaka-progresibong paraan ng kontrol ay kinabibilangan ng partisipasyon ng mga awtomatikong paraan ng pagpapalit ng mga parameter ng pagproseso batay sa mga pagbabasa ng mga sensor na nagtatala ng mga parameter ng produkto.

Mga kalamangan ng teknolohiyang ultrasonic

Ang paggamit ng teknolohiya ng RCD ay nagbibigay ng ilang mga pakinabang, na nagpapakita ng kanilang mga sarili sa iba't ibang antas depende sa partikular na paraan ng pagpapatupad nito:

• Ang pagiging produktibo ng proseso ng machining ay tumataas nang maraming beses.
• Ultrasonic tool wear ay nababawasan ng 8-10 beses kumpara sa conventional machining method.
• Kapag nagd-drill, tumataas ang lalim at diameter ng mga parameter ng pagproseso.
• Pinapataas ang katumpakan ng mekanikal na pagkilos.

Mga bahid ng teknolohiya

Malawak na aplikasyon ng paraang ito ay nahahadlangan pa rin ng ilang mga pagkukulang. Pangunahing nauugnay ang mga ito sa teknolohikal na kumplikado ng organisasyon.proseso. Bilang karagdagan, ang pagproseso ng ultrasonic ng mga bahagi ay nangangailangan ng mga karagdagang operasyon, kabilang ang paghahatid ng nakasasakit na materyal sa lugar ng pagtatrabaho at ang koneksyon ng mga kagamitan para sa paglamig ng tubig. Ang mga salik na ito ay maaari ring tumaas ang halaga ng trabaho. Kapag nagseserbisyo sa mga prosesong pang-industriya, tumataas din ang mga gastos sa enerhiya. Ang mga karagdagang mapagkukunan ay kinakailangan hindi lamang upang matiyak ang paggana ng mga pangunahing yunit, kundi pati na rin para sa pagpapatakbo ng mga sistema ng proteksyon at kasalukuyang mga kolektor na nagpapadala ng mga de-koryenteng signal.

Konklusyon

Ang pagpapakilala ng ultrasonic abrasive na teknolohiya sa mga proseso ng metalworking ay dahil sa mga limitasyon sa paggamit ng mga tradisyonal na pamamaraan ng pagputol, pagbabarena, pagliko, atbp.. Ang paggamit ng teknolohiyang ito ay naging posible upang maisagawa ang mga operasyon ng machining sa hardened steel, titanium-carbide alloys, tungsten-containing products, atbp. Kasabay nito, ang mataas na katumpakan ng mekanikal na pagkilos ay ginagarantiyahan na may kaunting pinsala sa istraktura na matatagpuan sa nagtatrabaho lugar. Ngunit, tulad ng kaso sa iba pang mga makabagong teknolohiya tulad ng pagputol ng plasma, pagpoproseso ng laser at waterjet, mayroon pa ring mga problema sa ekonomiya at organisasyon kapag gumagamit ng mga naturang pamamaraan sa pagproseso ng metal.