Ultrasone verwerking: technologie, voor- en nadelen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De metaalverwerkende industrie is in dit ontwikkelingsstadium in staat om de complexe taken van het snijden en boren van werkstukken van verschillende hardheidsgraden op te lossen. Dit werd mogelijk door de ontwikkeling van fundamenteel nieuwe manieren om het materiaal te beïnvloeden, waaronder een brede groep van elektromechanische methoden. Een van de meest effectieve technologieën van dit type is ultrasone verwerking (UZO), gebaseerd op de principes van elektroakoestische straling.

Principes van dimensionale aardlekschakelaar

Tijdens dimensionale verwerking fungeren de gebruikelijke mechanische frezen en schuurmiddelen als een direct invloedsinstrument. Het belangrijkste verschil in deze methode ligt in de energiebron die het gereedschap aandrijft. In deze hoedanigheid werkt de ultrasone stroomgenerator op frequenties van 16-30 kHz. hij provoceertoscillaties van dezelfde slijpkorrels met ultrasone frequentie, wat de karakteristieke verwerkingskwaliteit garandeert. Bovendien is het noodzakelijk om de verscheidenheid aan soorten mechanische actie op te merken. Dit zijn niet alleen de gebruikelijke snij- en slijpelementen, maar ook de vervorming van de structuur met behoud van het volume. Bovendien zorgt ultrasoon kalibreren ervoor dat de deeltjes van het werkstuk ook tijdens het snijden tot een minimum worden beperkt. Korrels die het materiaal aantasten, stippelen microdeeltjes uit die het ontwerp van het product niet beïnvloeden. In feite is er geen vernietiging van de structuur door bemonstering, maar ongecontroleerde verspreiding van scheuren kan optreden.

Verschillen met plasmatechnologie

Wat de verwerkingskwaliteit betreft, hebben ultrasone en plasmamethoden veel vergelijkbare kenmerken, waardoor ze met hoge precisie kunnen snijden. Maar ook tussen hen is er een significant verschil in het principe van werk. Dus als UZO een intense impact heeft op het schuurpoeder vanaf de zijkant van het trimgereedschap met de energieondersteuning van een elektrische golfgenerator, dan gebruikt de plasmaverwerkingsmethode geïoniseerd gas geladen met ionen en elektronen als werkmedium. Dat wil zeggen, de technologieën van ultrasone en plasmaverwerking vereisen evenzeer de ondersteuning van een voldoende krachtige energiegenerator. In het eerste geval is dit een ultrasoon elektrisch apparaat en in het tweede geval hogetemperatuurgas- of isotherme installaties die het temperatuurregime van het werkmedium op 16.000 °C kunnen brengen. Een belangrijk onderdeel van plasmabehandeling is het gebruik van elektroden en plasmastoffen die zorgen voor een hoog vermogen van de geleide boog van de snijplotter.

Ultrasone behandelingsmachines

Nu is het de moeite waard om dieper in te gaan op de apparatuur die wordt gebruikt bij de implementatie van de RCD. In grote industrieën worden voor dergelijke doeleinden machines gebruikt, voorzien van een generatorset voor het opwekken van wisselstroom met ultrasone frequentie. De opgewekte stroom wordt naar de wikkeling van de magnetische omzetter geleid, die op zijn beurt een elektromagnetisch veld creëert voor het werkende lichaam van de installatie. Ultrasone verwerking begint met het feit dat de pons van de machine begint te trillen, in een elektromagnetisch veld. De frequenties van deze trilling worden door de generator ingesteld op basis van de ingestelde parameters die in een bepaald geval vereist zijn.

De pons is gemaakt van magnetostrictief materiaal (een legering van ijzer, nikkel en kob alt) dat in lineaire afmetingen kan veranderen onder invloed van een magnetische transducer. En in de laatste kritieke fase werkt de pons in op het schuurpoeder door middel van oscillaties die langs de golfgeleider-condensator worden geleid. Bovendien kan de schaal en kracht van de verwerking verschillen. Op de beschouwde apparatuur wordt industriële metaalbewerking uitgevoerd met de vorming van massieve constructies, maar er zijn ook compacte apparaten met een vergelijkbaar werkingsprincipe, waarop zeer nauwkeurige gravure wordt uitgevoerd.

Dimensionale aardlekschakelaartechniek

Na installatie van apparatuur en voorbereidingvan het doelmateriaal, wordt de schurende slurry toegevoerd aan het gebied van de operatie - dat wil zeggen, aan de ruimte tussen het oppervlak van het product en het oscillerende uiteinde. Overigens worden silicium- of boorcarbiden meestal als schuurmiddel zelf gebruikt. In geautomatiseerde lijnen wordt water gebruikt voor poederafgifte en koeling. De directe ultrasone bewerking van metalen bestaat uit twee bewerkingen:

• Impactpenetratie van schurende deeltjes in het beoogde oppervlak van het werkstuk, waardoor een netwerk van microscheuren wordt gevormd en microdeeltjes van het product worden doorboord.
• Circulatie van schurend materiaal in de verwerkingszone - gebruikte granen worden vervangen door stromen nieuwe deeltjes.

Een belangrijke voorwaarde voor de effectiviteit van het hele proces is om een hoog tempo aan te houden in beide procedures tot het einde van de cyclus. Anders veranderen de verwerkingsparameters en neemt de nauwkeurigheid van de schuurrichting af.

Proceskenmerken

Verwerkingsparameters die optimaal zijn voor een specifieke taak zijn vooraf ingesteld. Er wordt zowel rekening gehouden met de configuratie van de mechanische actie als met de eigenschappen van het werkstukmateriaal. De gemiddelde kenmerken van ultrasone behandeling kunnen als volgt worden weergegeven:

• Het frequentiebereik van de stroomgenerator is van 16 tot 30 kHz.
• De oscillatie-amplitude van de pons of zijn werkinstrument - het onderste spectrum aan het begin van de operatie is van 2 tot 10 micron en het bovenste niveau kan 60 micron bereiken.
• Verzadiging van schurende slurry - van 20 tot 100 duizend.korrels per blokje van 1 cm.
• Diameter van schurende elementen - van 50 tot 200 micron.

Het variëren van deze parameters maakt niet alleen individuele, uiterst nauwkeurige lineaire verwerking mogelijk, maar ook de nauwkeurige vorming van complexe groeven en uitsnijdingen. In veel opzichten is het werken met complexe geometrieën mogelijk geworden dankzij de perfectie van de eigenschappen van de ponsen, die de schuursamenstelling in verschillende modellen met een dunne bovenbouw kunnen beïnvloeden.

Ontbramen met aardlekschakelaar

Deze operatie is gebaseerd op een toename van de cavitatie en erosieve activiteit van het akoestische veld wanneer ultrakleine deeltjes vanaf 1 micron in de abrasieve stroom worden geïntroduceerd. Deze grootte is vergelijkbaar met de invloedsstraal van de schokgeluidsgolf, die het mogelijk maakt om zwakke plekken van bramen te vernietigen. Het werkproces is georganiseerd in een speciaal vloeibaar medium met een glycerinemengsel. Een speciale uitrusting wordt ook gebruikt als een container - een fytomixer, in een glas waarvan er gewogen schuurmiddelen en een werkend onderdeel zijn. Zodra een akoestische golf op het werkmedium wordt uitgeoefend, begint de willekeurige beweging van schurende deeltjes, die op het oppervlak van het werkstuk inwerken. Fijne korrels van siliciumcarbide en elektrokorund in een mengsel van water en glycerine zorgen voor effectief ontbramen tot een grootte van 0,1 mm. Dat wil zeggen, ultrasone behandeling zorgt voor een nauwkeurige en zeer nauwkeurige verwijdering van microdefecten die zelfs na traditioneel mechanisch slijpen zouden kunnen blijven bestaan. Als we het hebben over grote bramen, dan is het logisch om de intensiteit van het proces te verhogen door chemische elementen aan de container toe te voegenzoals blauwe vitriool.

Onderdelen reinigen met aardlekschakelaar

Op de oppervlakken van werkende metalen onafgewerkte stukken kunnen verschillende soorten coatings en onzuiverheden aanwezig zijn die om de een of andere reden niet verwijderd mogen worden door middel van traditionele schurende reiniging. In dit geval wordt ook de technologie van cavitatie ultrasone verwerking in een vloeibaar medium gebruikt, maar met een aantal verschillen met de vorige methode:

• Het frequentiebereik varieert van 18 tot 35 kHz.
• Organische oplosmiddelen zoals freon en ethylalcohol worden gebruikt als vloeibaar medium.
• Om een stabiel cavitatieproces en betrouwbare fixatie van het werkstuk te behouden, is het vereist om de resonantiemodus van de fytomixer in te stellen, de vloeistofkolom waarin zal overeenkomen met de helft van de lengte van de ultrasone golf.

Diamantboren ondersteund door echografie

De methode omvat het gebruik van een roterend diamantgereedschap, dat wordt aangedreven door ultrasone trillingen. De energiekosten voor het behandelingsproces overtreffen het volume van de benodigde hulpbronnen met traditionele methoden van mechanische actie en bereiken 2000 J/mm3. Met dit vermogen boor je met een diameter tot 25 mm met een snelheid van 0,5 mm/min. Ook vereist ultrasone bewerking van materialen door te boren het gebruik van koelvloeistof in grote volumes tot 5 l/min. Vloeistofstromen wassen ook fijn poeder van de oppervlakken van het gereedschap en het werkstuk,gevormd tijdens de vernietiging van het schuurmiddel.

Controle van RCD-prestaties

Het technologische proces staat onder controle van de operator, die de parameters van de werkende trillingen bewaakt. Dit geldt met name voor de amplitude van oscillaties, de geluidssnelheid en de intensiteit van de stroomtoevoer. Met behulp van deze gegevens is de beheersing van de werkomgeving en de impact van het schurende materiaal op het werkstuk verzekerd. Deze functie is vooral belangrijk bij de ultrasone verwerking van instrumenten, wanneer verschillende bedrijfsmodi van apparatuur in één technologisch proces kunnen worden gebruikt. De meest vooruitstrevende controlemethoden omvatten de deelname van automatische middelen voor het wijzigen van verwerkingsparameters op basis van de metingen van sensoren die de parameters van het product registreren.

Voordelen van ultrasone technologie

Het gebruik van RCD-technologie biedt een aantal voordelen, die zich in verschillende mate manifesteren, afhankelijk van de specifieke methode van implementatie:

• De productiviteit van het bewerkingsproces neemt meerdere keren toe.
• Ultrasone gereedschapsslijtage wordt 8-10 keer verminderd in vergelijking met conventionele bewerkingsmethoden.
• Bij het boren nemen de bewerkingsparameters toe in diepte en diameter.
• Verhoogt de nauwkeurigheid van mechanische actie.

Technische gebreken

Brede toepassing van deze methode wordt nog gehinderd door een aantal tekortkomingen. Ze hebben vooral te maken met de technologische complexiteit van de organisatie.werkwijze. Bovendien vereist ultrasone bewerking van onderdelen extra handelingen, waaronder het afleveren van schurend materiaal naar het werkgebied en het aansluiten van apparatuur voor waterkoeling. Deze factoren kunnen ook de kosten van het werk verhogen. Bij het onderhoud van industriële processen nemen ook de energiekosten toe. Er zijn extra middelen nodig, niet alleen om de functie van de hoofdunits te waarborgen, maar ook voor de werking van beveiligingssystemen en stroomafnemers die elektrische signalen verzenden.

Conclusie

De introductie van ultrasone schuurtechnologie in metaalbewerkingsprocessen was te wijten aan beperkingen in het gebruik van traditionele methoden van snijden, boren, draaien, enz. In tegenstelling tot een conventionele draaibank, kan ultrasone metaalbewerking effectief omgaan met materialen met verhoogde hardheid. Het gebruik van deze technologie maakte het mogelijk om machinale bewerkingen uit te voeren op gehard staal, titaniumcarbidelegeringen, wolfraambevattende producten, enz. Tegelijkertijd wordt een hoge nauwkeurigheid van mechanische actie gegarandeerd met minimale schade aan de structuur in het werk Oppervlakte. Maar net als bij andere innovatieve technologieën zoals plasmasnijden, laser- en waterstraalverwerking, zijn er nog steeds economische en organisatorische problemen bij het gebruik van dergelijke metaalverwerkingsmethoden.