Ultrasonik işleme: teknoloji, avantajlar ve dezavantajlar

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Geliştirmenin bu aşamasındaki metal işleme endüstrisi, farklı sertlik derecelerine sahip iş parçalarını kesme ve delme gibi karmaşık görevleri çözebilir. Bu, geniş bir elektromekanik yöntem grubu da dahil olmak üzere, malzemeyi etkilemenin temelde yeni yollarının geliştirilmesi nedeniyle mümkün oldu. Bu türün en etkili teknolojilerinden biri, elektroakustik radyasyon ilkelerine dayanan ultrasonik işlemedir (UZO).

Boyutlu RCD'nin ilkeleri

Boyutlu işleme sırasında, olağan mekanik kesiciler ve aşındırıcılar doğrudan bir etki aracı görevi görür. Bu yöntemdeki temel fark, araca güç sağlayan enerji kaynağında yatmaktadır. Bu kapasitede ultrasonik akım üreteci 16-30 kHz frekanslarında çalışır. o kışkırtıraynı aşındırıcı tanelerin ultrasonik frekansta salınımları, bu da karakteristik işleme kalitesini sağlar. Ayrıca, çeşitli mekanik eylem türlerine dikkat etmek gerekir. Bu sadece olağan kesme ve taşlama elemanları değil, aynı zamanda hacmini korurken yapının deformasyonudur. Dahası, ultrasonik boyutlandırma, iş parçasının partiküllerinin kesim sırasında bile minimumda tutulmasını sağlar. Malzemeyi etkileyen taneler, ürünün tasarımını etkilemeyen noktalı mikro partiküller. Aslında, numune alma yoluyla yapının tahribatı yoktur, ancak kontrolsüz çatlak yayılması meydana gelebilir.

Plazma teknolojisinden farklılıklar

İşleme kalitesi açısından ultrasonik ve plazma yöntemleri birçok benzer özelliğe sahiptir ve yüksek hassasiyette kesim imkanı sağlar. Ama aynı zamanda aralarında çalışma prensibinde önemli bir fark var. Bu nedenle, UZO, bir elektrik dalgası jeneratörünün enerji desteği ile düzeltme aletinin yanından aşındırıcı toz üzerinde yoğun bir etki içeriyorsa, plazma işleme yöntemi, bir çalışma ortamı olarak iyonlar ve elektronlarla yüklü iyonize gazı kullanır. Yani, ultrasonik ve plazma işleme teknolojileri eşit derecede yeterince güçlü bir enerji üreticisinin desteğini gerektirir. İlk durumda, bu bir ultrasonik elektrikli cihazdır ve ikinci durumda, çalışma ortamının sıcaklık rejimini 16.000 °C'ye getirebilen yüksek sıcaklıklı gaz veya izotermal tesislerdir. Plazma tedavisinin önemli bir bileşeni elektrot ve plazma kullanımıdır.kesicinin kılavuzlu arkının yüksek gücünü sağlayan maddeler.

Ultrasonik Arıtma Makineleri

Şimdi, RCD'nin uygulanmasında kullanılan ekipman üzerinde daha ayrıntılı olarak durmaya değer. Büyük endüstrilerde, bu amaçlar için, alternatif ultrasonik frekans akımı üretmek için bir jeneratör seti ile donatılmış makineler kullanılır. Üretilen akım, sırayla kurulumun çalışma gövdesi için bir elektromanyetik alan oluşturan manyetik dönüştürücünün sargısına yönlendirilir. Ultrasonik işleme, makinenin zımbasının elektromanyetik bir alanda titreşmeye başlamasıyla başlar. Bu titreşimin frekansları, belirli bir durumda gerekli olan ayarlanan parametrelere dayalı olarak jeneratör tarafından ayarlanır.

Zımba, bir manyetik dönüştürücünün etkisi altında doğrusal boyutlarda değişebilen manyetostriktif bir malzemeden (demir, nikel ve kob alt alaşımı) yapılmıştır. Ve son kritik aşamada, zımba, dalga kılavuzu kapasitör boyunca yönlendirilen salınımlar yoluyla aşındırıcı toz üzerinde hareket eder. Ayrıca, işlemenin ölçeği ve gücü farklı olabilir. Ele alınan ekipman üzerinde, masif yapıların oluşumu ile endüstriyel metal işleme gerçekleştirilir, ancak aynı çalışma prensibine sahip, üzerinde yüksek hassasiyetli gravür yapılan kompakt cihazlar da vardır.

Boyutlu RCD tekniği

Ekipmanı kurduktan ve hazırladıktan sonrahedef malzemenin, aşındırıcı bulamaç, operasyon alanına - yani, ürünün yüzeyi ile salınan uç arasındaki boşluğa verilir. Bu arada, aşındırıcı olarak genellikle silikon veya bor karbürler kullanılır. Otomatik hatlarda toz dağıtımı ve soğutma için su kullanılmaktadır. Metallerin doğrudan ultrasonik olarak işlenmesi iki işlemden oluşur:

• Aşındırıcı parçacıkların iş parçasının amaçlanan yüzeyine darbe nüfuzu, bunun sonucunda bir mikro çatlak ağı oluşur ve ürünün mikro parçacıkları delinir.
• İşleme bölgesinde aşındırıcı malzemenin sirkülasyonu - kullanılmış tanelerin yerini yeni partikül akışları alır.

Tüm sürecin etkinliği için önemli bir koşul, döngünün sonuna kadar her iki prosedürde de yüksek bir tempo sürdürmektir. Aksi takdirde işleme parametreleri değişir ve aşındırıcı yönü doğruluğu azalır.

Süreç özellikleri

Belirli bir görev için en uygun işleme parametreleri önceden ayarlanmıştır. Hem mekanik hareketin konfigürasyonu hem de iş parçası malzemesinin özellikleri dikkate alınır. Ultrasonik tedavinin ortalama özellikleri aşağıdaki gibi gösterilebilir:

• Mevcut jeneratörün frekans aralığı 16 ila 30 kHz arasındadır.
• Zımbanın veya çalışma aletinin salınım genliği - işlemin başlangıcındaki alt spektrum 2 ila 10 mikron arasındadır ve üst seviye 60 mikrona ulaşabilir.
• Aşındırıcı bulamacın doygunluğu - 20'den 100 bin'e.1 cm küp başına taneler.
• Aşındırıcı elemanların çapı - 50 ila 200 mikron.

Bu parametrelerin değiştirilmesi, yalnızca bireysel yüksek hassasiyetli doğrusal işlemeye değil, aynı zamanda karmaşık olukların ve oyukların doğru şekilde oluşturulmasına da olanak tanır. İnce bir üst yapıya sahip farklı modellerde aşındırıcı bileşimi etkileyebilen zımbaların özelliklerinin mükemmelliği nedeniyle birçok yönden karmaşık geometrilerle çalışmak mümkün hale gelmiştir.

RCD ile çapak alma

Bu işlem, aşındırıcı akışa 1 mikronluk ultra küçük partiküller eklendiğinde akustik alanın kavitasyon ve aşındırıcı aktivitesinde bir artışa dayanır. Bu boyut, zayıf çapak alanlarını yok etmeyi mümkün kılan şok ses dalgasının etki yarıçapı ile karşılaştırılabilir. Çalışma süreci, gliserin karışımı ile özel bir sıvı ortamda düzenlenir. Bir kap olarak özel bir ekipman da kullanılır - bir bardakta tartılmış aşındırıcılar ve çalışma parçası olan bir fitomikser. Çalışma ortamına bir akustik dalga uygulanır uygulanmaz, iş parçasının yüzeyine etki eden aşındırıcı parçacıkların rastgele hareketi başlar. Su ve gliserin karışımındaki ince silisyum karbür ve elektrokorindon tanecikleri, 0,1 mm'ye kadar etkili çapak temizleme sağlar. Yani ultrasonik işlem, geleneksel mekanik taşlamadan sonra bile kalabilecek mikro kusurların doğru ve yüksek hassasiyetle giderilmesini sağlar. Büyük çapaklardan bahsediyorsak, kaba kimyasal elementler ekleyerek işlemin yoğunluğunu arttırmak mantıklıdır.mavi vitriol gibi.

RCD ile temizleme parçaları

İşlenen metal boşlukların yüzeylerinde, şu veya bu nedenle geleneksel aşındırıcı temizleme ile çıkarılmasına izin verilmeyen çeşitli kaplamalar ve kirlilikler olabilir. Bu durumda, sıvı bir ortamda kavitasyon ultrasonik işleme teknolojisi de kullanılır, ancak önceki yöntemden bir takım farklılıklar vardır:

• Frekans aralığı 18 ila 35 kHz arasında değişecektir.
• Sıvı ortam olarak freon ve etil alkol gibi organik çözücüler kullanılır.
• Stabil bir kavitasyon sürecini ve iş parçasının güvenilir bir şekilde sabitlenmesini sağlamak için, sıvı sütunu ultrasonik dalganın yarısına karşılık gelecek olan fitomikserin rezonans çalışma modunu ayarlamak gerekir.

Ultrason tarafından desteklenen elmas delme

Yöntem, ultrasonik titreşimlerle çalıştırılan dönen bir elmas aletin kullanımını içerir. Arıtma süreci için enerji maliyetleri, geleneksel mekanik işlem yöntemleriyle gerekli kaynakların hacmini aşarak 2000 J/mm3'ye ulaşır. Bu güç, 0,5 mm/dak hızında 25 mm çapa kadar delme yapmanızı sağlar. Ayrıca malzemelerin sondaj yoluyla ultrasonik olarak işlenmesi, 5 l/dk'ya kadar büyük hacimlerde soğutma sıvısı kullanılmasını gerektirir. Akışkan akışları ayrıca aletin ve iş parçasının yüzeylerindeki ince tozu da yıkar,aşındırıcının yok edilmesi sırasında oluşur.

RCD performansının kontrolü

Teknolojik süreç, hareket eden titreşimlerin parametrelerini izleyen operatörün kontrolü altındadır. Özellikle bu, salınımların genliği, sesin hızı ve mevcut kaynağın yoğunluğu için geçerlidir. Bu veriler yardımıyla çalışma ortamının kontrolü ve aşındırıcı malzemenin iş parçasına olan etkisi sağlanır. Bu özellik, tek bir teknolojik işlemde birkaç ekipman çalışma modu kullanılabildiğinde, aletlerin ultrasonik işlenmesinde özellikle önemlidir. En ilerici kontrol yöntemleri, ürünün parametrelerini kaydeden sensörlerin okumalarına dayalı olarak işleme parametrelerini değiştirmenin otomatik araçlarının katılımını içerir.

Ultrasonik teknolojinin avantajları

RCD teknolojisinin kullanımı, uygulanmasının özel yöntemine bağlı olarak değişen derecelerde kendini gösteren bir dizi avantaj sağlar:

• İşleme sürecinin verimliliği birkaç kat artar.
• Ultrasonik takım aşınması, geleneksel işleme yöntemlerine kıyasla 8-10 kat azalır.
• Delik yaparken, işleme parametrelerinin derinliği ve çapı artar.
• Mekanik hareketin doğruluğunu artırır.

Teknolojinin kusurları

Bu yöntemin geniş uygulaması hala bir takım eksikliklerden dolayı engellenmektedir. Bunlar esas olarak organizasyonun teknolojik karmaşıklığı ile ilgilidir.işlem. Ek olarak, parçaların ultrasonik olarak işlenmesi, aşındırıcı malzemenin çalışma alanına teslimi ve su soğutma için ekipmanın bağlanması dahil olmak üzere ek işlemler gerektirir. Bu faktörler de işin maliyetini artırabilir. Endüstriyel süreçlere hizmet verirken, enerji maliyetleri de artar. Sadece ana ünitelerin çalışmasını sağlamak için değil, aynı zamanda elektrik sinyallerini ileten koruma sistemleri ve akım toplayıcıların çalışması için ek kaynaklar gereklidir.

Sonuç

Ultrasonik aşındırıcı teknolojisinin metal işleme süreçlerine girişi, geleneksel kesme, delme, tornalama vb. yöntemlerin kullanımındaki sınırlamalardan kaynaklanmaktadır. Geleneksel bir torna tezgahının aksine, ultrasonik metal işleme, artan sertlikteki malzemelerle etkili bir şekilde başa çıkabilir.. Bu teknolojinin kullanımı, sertleştirilmiş çelik, titanyum-karbür alaşımları, tungsten içeren ürünler vb. üzerinde işleme operasyonları gerçekleştirmeyi mümkün kıldı. Aynı zamanda, çalışma içinde bulunan yapıya minimum hasar ile yüksek mekanik hareket doğruluğu garanti edilir. alan. Ancak plazma kesme, lazer ve su jeti işleme gibi diğer yenilikçi teknolojilerde olduğu gibi, bu tür metal işleme yöntemlerini kullanırken hala ekonomik ve organizasyonel sorunlar var.