Тема 20. Ультразвукова обробка.

.

1. Принцип обробки.

2. Переваги та недоліки методу.

3. Приклади операцій.

4. Схема УЗ установки, складові елементи УЗ установки.

Ультразвуковою обробкою називають велику групу технологічних процесів і операцій різних за призначенням, які здійснюються за допомогою різних видів енергії (хімічної, теплової, механічної, електричної), але з обов'язковим накладанням ультразвукових коливань.

Ультразвуковими називають коливання, які здійснюються з частотою більшою 15000 Гц. В одних процесах ультра звукові коливання безпосередньо використовуються для передачі в зону обробки необхідної кількості енергії (розмірна обробка). В інших вони виступають у якості інтенсифікаторів процесів, які відбуваються незалежно (хімічні, електрохімічні, зварювання, виготовлення емульсій.

Ультразвуковий станок (Рис. 18.) складається з таких елементів:

Ультразвуковий генератор – ламповий, напівпровідниковий.

Перетворювач (магнітострикційний, п'єзоелектричний).

Магнітострикційний: в якості матеріалів використовують феромагнетики – це сплави на основі Fe, Co, Ni, ферити Fe₂O₃, ККД більше. Недолік – мала механічна міцність.

П'єзоелектричний: в якості матеріалів використовують: сегнетову сіль; виннокислий калій; двоокис кремнію (кварц).

Недоліком перетворювачів являється те, що вони в процесі роботи нагріваються. Відповідно їхній п’єзоефект зменшується (амплітуда коливань), магнітострикційний ефект взагалі пропадає. Перетворювачі вимагають примусового охолодження.

Підмагнічувач. Підмагнічування може відбуватися за допомогою струму або за допомогою постійних магнітів.

Концентратор. Для збільшення амплітуди. Коефіцієнт підсилення визначається площею торців, збільшується до 30-80%.

Інструмент виготовляють з твердих і в'язких матеріалів.

Робоче середовище. Водна суспензія – 20 ÷ 40% абразиву алмазу, нітриду бору, карбіду бору, карбіду кремнію. Додатково 1÷2% інгібітора.

 

Рис. 18. Принципова схема ультразвукового станка.

1 – ємність з абразивною сіспензією, 2 – насос, 3 – інструмент, 4 – концентратор, 5 – перетворювач, 6 – корпус перетворювача, 7 – механізм подачі інструменту, 8 – заготівка, 9 – станина.

 

Принцип ультразвукової обробки.

На поверхню деталі встановлюється інструмент (Рис. 19.), на нього накладається повздовжньо ультразвукові коливання. Інструмент вдаряє по зернах абразиву, які вдаряються в поверхню заготовки, викришують мікрочастинки матеріалу. Об'єм викришеного матеріалу мізерний, але кількість абразиву велика і частота ударів велика.

Рис. 19. Принцип ультразвукової розмірної обробки.

1 – інструмент, 2 – суспензія абразиву, 3 – зерна абразиву, 4 – заготівка.

 

Переваги:

1) Можна обробляти струмопровідні та не струмопровідні матеріали.

2) Чистота до 9 класу, точність до 0,01мм.

3) Відсутній нагрів в зоні обробки, в зоні інструменту.

Недоліки:

1) Непридатний до обробки в'язких матеріалів.

2) Складність проектування і виготовлення інструментів.

Застосування:

1) Розмірна обробка.

2) Зварювання.

3) Ультразвукова дефектоскопія.

4) Очистка заготовок і виробів від забруднення.

5) Підвищення якості матеріалів після термічної обробки.

 

 

Рекомендована література до НЕ 2.12.: [1–С.167-201, 2–С.534-706, 3–С.479-527, 5–С.114-146, 9–39-48, 11–С.111-139, 26]

 

Питання для поточного самоконтролю та контролю знань по НЕ 2.12:

1. Опишіть принцип ультразвуковоїобробки

2. Перелічіть переваги та недоліки методу ультразвуковоїобробки

3. Наведіть приклади операцій, які виконуються методом ультразвуковоїобробки.

4. Представте схему ультразвукової установки, опишіть складові елементи у льтразвукової установки.

Тестові завдання до НЕ 2.12.

1) Ультразвуком називають коливання з частотою

1. 0,05кГц

2. 0,5кГц

3. 5кГц

КГц

КГц

2) Як впливає збільшення зернистості абразиву на швидкість прошивки і чистоту обробки при ультразвуковій розмірнійобробці?

1. швидкість прошивки зростатиме, чистота обробки зростатиме

Швидкість прошивки зростатиме чистота обробки зменшуватиметься

3. швидкість прошивки зменшуватиметься чистота обробки зростатиме

4. швидкість прошивки зменшуватиметься чистота обробки зменшуватиметься

3) Механізм ультразвукової розмірної обробки матеріалів полягає в тому, що

1. внаслідок тертя матеріали нагріваються

Внаслідок ударів зерен абразиву матеріал викришується

3. при проходженні УЗ коливань перемішується робоча рідина

4. при проходженні УЗ коливань покращується міцність зчеплення поверхонь

4) Різновиди ультразвукової механічної обробки:

1. зняття задирок, розмірна обробка, очистка шліфувального круга, інтенсифікація процесів різання

2. розмірна обробка, зняття задирок