Металлообрабатывающая компания

VT-METALL

Гибкий подход - железное качество

Бесплатный номер:

Офис в Москве:

Звоните, мы сейчас работаем
+7 (800) 301-99-67 +7 (499) 403-38-65
info@vt-metall.ru
Заказать звонок

VT-METALL

Металлообрабатывающая компания

Звоните, мы сейчас работаем
8 (800) 301-99-67
МЕНЮ
Ультразвуковая обработка: преимущества и особенности метода

Ультразвуковая обработка

Ультразвуковая обработка

Из этого материала вы узнаете:

  • Суть ультразвуковой обработки
  • Сферы применения ультразвуковой обработки
  • Плюсы и минусы ультразвуковой обработки
  • Устройство оборудования для ультразвуковой обработки
  • Настройка и распространенные операции ультразвуковой обработки

Суть ультразвуковой обработки

Метод ультразвуковой обработки основан на ударном воздействии торца инструмента на вершины самых крупных зерен абразива. Эта технология является комбинацией двух процессов. При применении данного способа происходит ударное вдавливание зерен, которое вызывает образование трещин. При этом отделяются мелкие частички металла. Вторая часть процесса – это циркуляция и замена абразивного материала.

Также имеет место хрупкое разрушение металла заготовки, сопровождающееся вязким повреждением инструмента.

 

Удар, приходящийся на зерна абразива, приводит к их вдавливанию в поверхность изделия и наружные слои рабочей части инструмента. Пластическое деформирование вызывает возникновение сетки напряжений. Дальнейшие удары, помимо расширения имеющихся микротрещин, приводят к образованию новых. Вода, которая переносит частицы абразива, вызывает дополнительное расширение трещин, способствует охлаждению как инструмента, так и самой заготовки.

VT-metall предлагает услуги:

Насколько целесообразной будет ультразвуковая обработка, можно понять, оценив хрупкость материала. Эта методика особенно эффективна в отношении материалов с коэффициентом хрупкости более 2, входящих в первую группу. Многие мягкие сорта стали, сплавы и металлы с хрупкостью ниже единицы и вовсе не поддаются действию ультразвука:

Группа 

Материал

Критерий хрупкости

Деформирование

Характер разрушения

Область применения

I

Стекло, керамика, искусственные кристаллы и т. д.

tx ≥ 2

Упругое

Хрупкое

Производство изоляторов, полупроводников и пр.

II

Вольфрамовые и титановые сплавы, легированная сталь с закалкой высокой твердости т. п.

1 < tx < 2

Упругопластическое

Хрупкое после упрочнения

Производство матриц, пресс-форм и т. п.

III

Медь, свинец, мягкие сорта стали и др.

tx < 1

Пластическое

Полное отсутствие разрушений

Ультразвуковая обработка не применяется

Показатели скорости, качество обработки материала с помощью УЗО находятся в прямой связи с его физическими, механическими, и прочими особенностями. Долговечность рабочих частей инструментов также сильно зависит от величины зерна, кинематики станка, геометрии головки и ряда других переменных.

Сферы применения ультразвуковой обработки

Ультразвуковая обработка применяется для:

  • зачистки заусенцев, декоративного шлифования и других подобных операций;
  • тонкой обработки деталей из хрупкого сплава;
  • обслуживания шлифовальных кругов;
  • ускорения резки металла.

Сферы применения ультразвуковой обработки

Ультразвуковые методы обработки получили широкое применение в таких областях, как изготовление форм из стальных легированных сплавов. Также УЗО применяют для формирования отводящих стружку каналов при изготовлении токарных резцов с твердосплавными пластинами.

Ультраакустические технологии нашли применение в современном машино- и станкостроении, так как с их помощью удается быстро и эффективно очищать поверхность изделий даже в самых труднодоступных местах. Ни один из традиционных методов, таких как очистка металлической щеткой, специальными реагентами, струей воды и т. д. не дают такого качества и скорости процесса.

Обработка металла стандартными режущими инструментами может быть существенно интенсифицирована применением ультразвука. Для этого необходимо передать ультразвуковые колебания на рабочую часть токарного резца или фрезы.

 

Однако наряду с явными плюсами такой технологии она имеет и существенные недостатки. Главным образом, это быстрый износ режущей кромки резцов. Часто происходит ее моментальное выкрашивание. Такой эффект связан с усилением ударных нагрузок по мере снятия стружки с заготовок.

Плюсы и минусы ультразвуковой обработки

В целом ультразвуковая обработка металла при ее использовании в производственных процессах очень хорошо себя зарекомендовала. От того, как именно реализуется эта технология, зависит целесообразность ее применения.

Возможный эффект от внедрения ультраакустики:

  • многократный рост производительности при обработке металла;
  • увеличение срока службы рабочих частей металлорежущего инструмента в 8–10 раз;
  • возможность сверления отверстий с большими показателями глубины и диаметра;
  • повышение точности механической обработки металлических деталей.

Плюсы и минусы ультразвуковой обработки

Следует отметить наличие ряда недостатков технологии, которые ограничивают сферы ее возможного применения. Главным образом, это ограничения, связанные со сложностью оснастки. Также при использовании ультразвуковой обработки возрастает перечень необходимых мероприятий, связанных с подведением в рабочую зону абразивной смеси и воды для охлаждения.

Повышенные затраты связаны и с подключением дополнительного оборудования к электросети. Кроме того, лишних ресурсов требуют не только основные элементы оснащения для ультразвуковой обработки, но и многочисленные токосъемники и предохранители. Все это серьезно усложняет процесс и ведет к удорожанию готовой продукции.

Устройство оборудования для ультразвуковой обработки

Колебательная система для УЗО состоит из нескольких главных элементов: источника ультразвуковых колебаний, акустического трансформатора скорости и крепежных элементов.

Ультразвуковые колебания для специального оборудования можно создавать как электрическими, так и механическими устройствами.

Устройство оборудования для ультразвуковой обработки

Источниками, создающими ультразвуковые колебания механическим способом (вроде ультразвуковых сирен или свистков), используется принцип преобразования в ультразвук энергии движения жидкости или газа.

В электрических источниках ультразвуковых колебаний электрическая энергия преобразуется в колебательные движения при помощи разного рода преобразователей: электродинамических, магнитострикционных, пьезоэлектрических и т. д. Чаще всего для этих целей пользуются магнитострикционными или пьезоэлектрическими установками.

В работе устройств первого типа используется продольный магнитострикционный эффект. Суть этого процесса в том, что детали из ферромагнетиков изменяют свои линейные размеры под действием магнитных полей, при этом объем таких тел остается постоянным. Разные сплавы и металлы проявляют магнитострикционный эффект в разной степени.

Наиболее часто для преобразования электрической энергии в механические колебания ультразвукового диапазона применяют магнитострикционные преобразователи на основе никеля или сплава железа с кобальтом и ванадием, которые отличаются наиболее выраженной способностью изменять длину под действием магнитных полей.

К минусам, которые свойственны магнитострикционным устройствам, следует отнести в первую очередь большие потери энергии при перемагничивании сердечников и, как следствие, низкий коэффициент полезного действия.

Пьезоэлектрические преобразователи работают на основе изменения геометрических размеров пластин из специальных материалов при воздействии на них электрическим полем. Пьезоэлектрическому эффекту присуща обратимость, а значит, при механическом воздействии пластинка такого материала ответит на сжатие или растяжение образованием электрического заряда.

В переменном электрическом поле пьезоэлементы начинают менять размеры, совершая при этом колебательные движения в ультразвуковом диапазоне частот. Чаще всего для изготовления пьезоэлектрических пластин в электромеханических преобразователях применяют титанат бария или цирконат-титанат свинца.

При вводе в рабочую зону колебаний ультразвуковых частот параметры преобразователей согласуются с нагрузкой при помощи акустических трансформаторов скорости или концентраторов продольных упругих колебаний. Такие устройства выполнены в виде стержней определенного поперечного сечения, для изготовления которых используют устойчивые к коррозии кавитационно- и жаростойкие материалы. Подобные стержни химически нейтральны и очень износоустойчивы.

Настройка и распространенные операции ультразвуковой обработки

При выполнении ультразвуковой обработки изделий необходима настройка оборудования с установлением параметров, оптимально подходящих для конкретного материала и типа заготовок. Здесь важно учесть как конфигурацию и размеры деталей, так и характерные особенности конкретного материала. Если усреднить значения параметров УЗО, речь идет о:

  • частотах тока от 16 до 30 кГц;
  • амплитуде колебаний пуансона или его рабочей части от 2–20 мкм в начале обработки до 60 мкм на максимуме;
  • насыщенности абразивной смеси от 20 до 100 тысяч частичек на 1 см3;
  • диаметре зерна абразива от 50 до 200 мкм.

Настройка и распространенные операции ультразвуковой обработки

Варьируя эти показатели в ходе обработки, можно решать самые разные задачи – от линейной обработки высокой точности до формирования пазов и вырезов сложной конфигурации. Чтобы сделать возможной работу со сложной геометрией изделий, важен подбор пуансонов с соответствующей выполняемым задачам геометрией. Такие детали позволяют оказывать воздействие на частицы абразивной суспензии, тонко настраивая его параметры.

Снятие заусенцев посредством УЗО

В основе этой операции лежит повышенная кавитационная и эрозийная активность воздействия ультразвуковых колебаний при использовании абразивной суспензии со сверхмалым диаметром зерен (около 1 мкм). Разрушение слабых зон заусенцев в ходе такой обработки возможно из-за того, что здесь сопоставимы диаметр частичек абразива и радиус действия ударных акустических волн.

Обработку проводят в специальной глицериновой смеси. Емкостью для снятия заусенцев служит фитомиксер, в стакан которого подаются абразивная суспензия и изделия для обработки. Под воздействием ультразвука зерна абразива приходят в хаотическое движение и начинают контактировать с поверхностью детали.

Для такой обработки применяют карбид кремния и электрокорунд в зернах сверхмалого диаметра, взвешенных в смеси глицерина с водой, что дает возможность эффективно удалять заусенцы размером до 100 мкм.

Подобные дефекты зачастую не поддаются удалению при обычной шлифовке механическими методами. Для снятия более крупных заусенцев интенсивность обработки повышают, добавляя в суспензию медный купорос и другие подобные компоненты.

Очистка деталей с помощью УЗО

Часто на поверхности металлических деталей в ходе их изготовления остаются смазочные вещества, нагар или пыль, избавиться от которых при помощи традиционных методов не представляется возможным или затратно по времени. Решить эту задачу можно, применив кавитационную ультразвуковую обработку. Такая очистка также производится в емкостях с жидкой средой, но имеет ряд отличий от описанной выше технологии.

Обработку проводят в частотном диапазоне от 18 до 35 кГц. Основой для абразивной смеси выступают этиловый спирт или органический растворитель типа фреона. Чтобы надежно зафиксировать заготовку и поддерживать устойчивый кавитационный процесс, режим работы фотомиксера требует специальных установок. Настройку производят таким образом, что высота жидкостного столба соответствует половине длины волны ультразвуковых колебаний.

Алмазное сверление при поддержке ультразвука

При сверлении с помощью этой технологии алмазный инструмент вращается за счет ультразвуковых колебаний. Такая обработка требует значительных энергозатрат, существенно превышающих таковые при обработке изделий традиционными механическими способами. К примеру, для засверливания отверстия диаметром до 25 мм при скорости 0,5 мм/мин необходимо затратить около 2 000 Дж/мм3.

Кроме того при сверлении необходимо подавать большое количество охлаждающей жидкости (около 5 л/мин). Вода необходима не только для охлаждения деталей, ее потоком с поверхности изделия и рабочих частей оборудования смываются остатки дисперсии из разрушившихся в ходе сверления абразивных частиц.

Методы ультразвуковой обработки абразивными смесями получили широкое распространение, так как превосходят по своим возможностям большинство традиционных технологий. Скажем, при обработке с применением ультразвука можно существенно повысить эффективность работы токарных станков и успешно обрабатывать заготовки из таких прочных и твердых материалов, как легированная или закаленная углеродистая сталь, титано-карбидные сплавы и т. п.

УЗО позволяет выдерживать высочайшую точность, сводя к минимуму повреждение структуры материала. Ограничения на применение подобных методов обработки металла связаны в основном с их относительной дороговизной и сложностями организационного порядка, как и в случае других инновационных технологий.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

 

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Рекомендуемые статьи

Россия, Москва, 2-й Котляковский переулок, 18
Получить бесплатный чертеж

Получить бесплатный чертеж

Скачать прайс

Скачать прайс

Пересчет проекта

Пересчет проекта

Позвонить бесплатно

Позвонить бесплатно

Скачать прайс

Скачать
прайс

Написать WhatsApp

Написать WhatsApp

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа.
Оставьте заявку, и мы Вам перезвоним.