Лекция  №12

Ультразвуковая  обработка материалов.

Технологические возможности метода и область  применения.

Ультразвуковая  обработка материалов

       Ультразвуковые  колебания это упругие волны  распространяющиеся в материальных средах (твёрдых, жидких или газообразных). В конце 50-х годов ультразвуковая обработка была впервые применена при обработке хрупких материалов. Основной принцип УЗО это механическое воздействие на обрабатываемый материал мельчайших частиц, на которые накладываются УЗ колебания.

       Магнитострикционные преобразователи (МСП) основаны на эффекте изменения геометрических размеров тела под воздействием электромагнитного поля.        - энергия одинакова но количество частиц разное. Концентратор (К)-для преобразования малой амплитуды колебаний МС в рабочую амплитуду инструмента. Его принцип действия основан на постоянстве передаваемой энергии УЗК проводниками различного сечения.

       В качестве преобразователей на ряду с  МС используются пьезэлементы. Их действие основано на изменении геометрических размеров пьезаэлемента при наложения переменного электрического поля.

       МС  – это металлы (ферромагнетики)

       Пьезаэлементы – это кристаллы.

       Они используются в малогабаритных устройствах, а МС в больших. Чаще всего пьезаэлементы в виде таблеток, а МС в стержнях.

       УЗО осуществляют по схемам:

1. Размерная УЗО (пример рассмотрен выше). Материал: керамика, стекло, твёрдый сплав и т.д. Сообщая заготовке и инструменту различные движения (продольное, поперечное, вращательное).

Можно осуществить обработку глухих или сквозных полостей различного профиля, криволинейных сложно фасонных поверхностей по прямой. Кроме этого обработка осуществляется не профилированным инструментом в виде проволоки.

2. Интенсификация процессов резания или интенсификация электротехнологических методов обработки, электрохимической обработки.

Применение  УЗК совмещённое с ЭХО позволяет  значительно ускорить облипные процессы в диффузионном слое, что позволяет производить ЭХО на 10-30%. При механической обработке УЗК-я накладываются на режущий инструмент, в результате чего облегчаются условия разрушение металла из-за дополнительного раскачивания его кристаллической решётки и тем самым снижение потребной мощности резания.

Воздействие УЗК сообщаемых режущей части инструмента способствуют снижению сопротивляемости материала, тем самым снижая потребное усилие  резания. 
 
 
 
 
 
 

3. Очистка и  смачивание (смазка) поверхностей.

Таким образом  стойкость круга увеличена в10 и 100 раз.  
 
 
 
 

4. УЗ упрочнение. Оно осуществляется за счёт микроударов по поверхности заготовки,

например, шариком установленным на торцевой поверхности концентратора, который перемещается относительно обрабатываемой поверхности по заданной программе.

5. Обработка мелких деталей свободным абразивом.

       Для реализации размерной УЗО используют установки в состав которых входят элементы:

1. Акустическая головка
2. Механизм перемещения обеспечивает либо установку либо перемещение заготовки в процессе формообразования.

Точность  и шероховатость при УЗО определяется совокупностью факторов, которые подразделяются на 2 группы:

1. К ней относятся факторы, непосредственно не связанные с процессом УЗО (точность УЗ станка, точность приспособлений для крепления инструмента и заготовки, а также точность координации в положении инструмента и заготовки).
2. К ней относятся специфические факторы, свойственные УЗ обработки (размер абразивных зерен, интенсивность их смены в рабочем зазоре, стабильность зазора между инструментом и заготовкой). Усилия прижима инструмента к заготовке.

       Основной  тенденцией развития УЗ обработки является автоматизация процесса; агрегатирование; усовершенствование акустических головок; усовершенствование приводов акустических головок; стабилизация параметров обработки.