Επεξεργασία με υπερήχους & Περιστροφική κατεργασία υπερήχων & λείανση με υπερήχους

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC ΑΛΕΩΣΗ ΚΡΟΥΣΗΣ, όπου το υλικό αφαιρείται από την επιφάνεια του τεμαχίου με μικροτσίπ και διάβρωση με λειαντικά σωματίδια χρησιμοποιώντας ένα δονούμενο εργαλείο που ταλαντώνεται σε συχνότητες υπερήχων, υποβοηθούμενο από ένα λειαντικό πολτό που ρέει ελεύθερα μεταξύ του τεμαχίου εργασίας και του εργαλείου. Διαφέρει από τις περισσότερες άλλες συμβατικές εργασίες κατεργασίας επειδή παράγεται πολύ λίγη θερμότητα. Η άκρη του εργαλείου κατεργασίας με υπερήχους ονομάζεται "sonotrode" που δονείται σε πλάτη από 0,05 έως 0,125 mm και συχνότητες γύρω στα 20 kHz. Οι κραδασμοί του άκρου μεταδίδουν υψηλές ταχύτητες σε λεπτούς λειαντικούς κόκκους μεταξύ του εργαλείου και της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας. Το εργαλείο δεν έρχεται ποτέ σε επαφή με το τεμάχιο εργασίας και επομένως η πίεση λείανσης είναι σπάνια μεγαλύτερη από 2 λίβρες. Αυτή η αρχή λειτουργίας καθιστά αυτή τη λειτουργία ιδανική για κατεργασία εξαιρετικά σκληρών και εύθραυστων υλικών, όπως γυαλί, ζαφείρι, ρουμπίνι, διαμάντια και κεραμικά. Οι λειαντικοί κόκκοι βρίσκονται μέσα σε υδαρή ιλύ με συγκέντρωση μεταξύ 20 και 60% κατ' όγκο. Ο πολτός δρα επίσης ως φορέας των υπολειμμάτων μακριά από την περιοχή κοπής/κατεργασίας. Χρησιμοποιούμε ως λειαντικούς κόκκους ως επί το πλείστον καρβίδιο του βορίου, οξείδιο του αργιλίου και καρβίδιο του πυριτίου με μεγέθη κόκκων που κυμαίνονται από 100 για τις διεργασίες αδροποίησης έως 1000 για τις διεργασίες φινιρίσματος. Η τεχνική κατεργασίας με υπερήχους (UM) είναι η πλέον κατάλληλη για σκληρά και εύθραυστα υλικά όπως κεραμικά και γυαλί, καρβίδια, πολύτιμους λίθους, σκληρυμένους χάλυβες. Το φινίρισμα της επιφάνειας της κατεργασίας με υπερήχους εξαρτάται από τη σκληρότητα του τεμαχίου εργασίας/εργαλείου και τη μέση διάμετρο των λειαντικών κόκκων που χρησιμοποιούνται. Το άκρο του εργαλείου είναι γενικά χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, νικέλιο και μαλακοί χάλυβες που συνδέονται σε έναν μορφοτροπέα μέσω της θήκης εργαλείων. Η διαδικασία κατεργασίας με υπερήχους χρησιμοποιεί την πλαστική παραμόρφωση του μετάλλου για το εργαλείο και την ευθραυστότητα του τεμαχίου εργασίας. Το εργαλείο δονείται και πιέζει προς τα κάτω τον λειαντικό πολτό που περιέχει κόκκους έως ότου οι κόκκοι προσκρούσουν στο εύθραυστο τεμάχιο εργασίας. Κατά τη διάρκεια αυτής της λειτουργίας, το τεμάχιο εργασίας σπάει ενώ το εργαλείο λυγίζει πολύ ελαφρά. Χρησιμοποιώντας λεπτά λειαντικά, μπορούμε να επιτύχουμε ανοχές διαστάσεων 0,0125 mm και ακόμη καλύτερα με κατεργασία με υπερήχους (UM). Ο χρόνος κατεργασίας εξαρτάται από τη συχνότητα με την οποία δονείται το εργαλείο, το μέγεθος και τη σκληρότητα των κόκκων και το ιξώδες του ρευστού πολτού. Όσο λιγότερο παχύρρευστο είναι το υγρό πολτού, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να απομακρύνει το χρησιμοποιημένο λειαντικό. Το μέγεθος των κόκκων πρέπει να είναι ίσο ή μεγαλύτερο από τη σκληρότητα του τεμαχίου εργασίας. Ως παράδειγμα μπορούμε να επεξεργαστούμε πολλαπλές ευθυγραμμισμένες οπές διαμέτρου 0,4 mm σε γυάλινη ταινία πλάτους 1,2 mm με κατεργασία υπερήχων.

 

 

 

Ας μπούμε λίγο στη φυσική της διαδικασίας κατεργασίας με υπερήχους. Η μικροτσίπ στην κατεργασία με υπερήχους είναι δυνατή χάρη στις υψηλές τάσεις που παράγονται από τα σωματίδια που χτυπούν τη στερεά επιφάνεια. Οι χρόνοι επαφής μεταξύ σωματιδίων και επιφανειών είναι πολύ σύντομοι και της τάξης των 10 έως 100 μικροδευτερόλεπτα. Ο χρόνος επαφής μπορεί να εκφραστεί ως:

 

έως = 5r/Co x (Co/v) exp 1/5

 

Εδώ r είναι η ακτίνα του σφαιρικού σωματιδίου, Co είναι η ελαστική ταχύτητα κύματος στο τεμάχιο εργασίας (Co = sqroot E/d) και v είναι η ταχύτητα με την οποία το σωματίδιο χτυπά την επιφάνεια.

 

Η δύναμη που ασκεί ένα σωματίδιο στην επιφάνεια προκύπτει από το ρυθμό μεταβολής της ορμής:

 

F = d(mv)/dt

 

Εδώ m είναι η μάζα των κόκκων. Η μέση δύναμη των σωματιδίων (κόκκων) που χτυπούν και αναπηδούν από την επιφάνεια είναι:

 

Favg = 2mv / έως

 

Εδώ είναι η ώρα επικοινωνίας. Όταν οι αριθμοί είναι συνδεδεμένοι σε αυτήν την έκφραση, βλέπουμε ότι παρόλο που τα εξαρτήματα είναι πολύ μικρά, καθώς η περιοχή επαφής είναι επίσης πολύ μικρή, οι δυνάμεις και επομένως οι τάσεις που ασκούνται είναι σημαντικά υψηλές για να προκαλέσουν μικροτσίπ και διάβρωση.

 

 

 

ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΥΠΕΡΗΧΩΝ (RUM): Αυτή η μέθοδος είναι μια παραλλαγή της κατεργασίας με υπερήχους, όπου αντικαθιστούμε τον λειαντικό πολτό με ένα εργαλείο που έχει λειαντικά διαμαντιού κολλημένα με μέταλλο που είτε έχουν εμποτιστεί είτε επιμεταλλωθεί στην επιφάνεια του εργαλείου. Το εργαλείο περιστρέφεται και δονείται με υπερήχους. Πιέζουμε το τεμάχιο εργασίας με σταθερή πίεση στο περιστρεφόμενο και δονούμενο εργαλείο. Η περιστροφική διαδικασία κατεργασίας με υπερήχους μας δίνει δυνατότητες όπως η δημιουργία βαθιών οπών σε σκληρά υλικά με υψηλούς ρυθμούς αφαίρεσης υλικού.

 

 

 

Δεδομένου ότι εφαρμόζουμε μια σειρά από συμβατικές και μη συμβατικές τεχνικές κατασκευής, μπορούμε να σας βοηθήσουμε όποτε έχετε ερωτήσεις σχετικά με ένα συγκεκριμένο προϊόν και τον ταχύτερο και οικονομικότερο τρόπο κατασκευής και κατασκευής του.