超聲波加工技術(shù)

1、超聲波加工技術(shù)1. 簡(jiǎn)介 我們這組這次講的是超聲波加工技術(shù).超聲波加工利用超聲振動(dòng)的工具，帶動(dòng)工件和工具間的磨料懸浮液，沖擊和拋磨工件的被加工部位，使其局部材料被蝕除而成粉末，以進(jìn)行穿孔、切割和研磨等，以及利用超聲波振動(dòng)使工件相互結(jié)合的加工方法。超聲加工技術(shù)是特種加工技術(shù)之一，往往能應(yīng)用于傳統(tǒng)加工難以完成的難加工材料上。 超聲去除加工、超聲表面光整加工、超聲焊接加工、超聲處理等超聲加工技術(shù)。二超聲波及其特點(diǎn)1.聲波類型振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播稱為波動(dòng), 簡(jiǎn)稱波。波動(dòng)的物理實(shí)質(zhì)是能量的傳遞過程?？陕劼暡ǎ侯l率在16160000 Hz之間的聲波。次聲波：頻率低于16 Hz的聲波。超聲波：頻率高于16

2、000 Hz的聲波。特超聲波：頻率高于1010 Hz的聲波。2、 超聲波的基本特性（1）超聲波與聲波一樣，在氣體、液體和固體等不同彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳播速度不同。 （2）超聲波能傳遞很強(qiáng)的能量，它對(duì)其傳播方向上的障礙物施加壓力（聲壓）。超聲波是一種縱波，其振動(dòng)能量的強(qiáng)弱可用能量密度來衡量, 其能量密度可達(dá)100W/cm2 以上。（3）超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化作用，強(qiáng)化加工過程的進(jìn)行。 （4）超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干涉和共振現(xiàn)象，出現(xiàn)波的疊加作用，從而獲得更大的加工能量。 三超聲波加工的原理與特點(diǎn)1、超聲波加工的基本原理 超聲波加工是利用超聲波作動(dòng)力，推動(dòng)磨料以極高

3、的速度沖擊工件表面，工件材料在磨料打擊下被破壞、脫落。 A.超聲發(fā)生器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槌曤娬袷?；B.換能器將電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)；C.變幅桿將振幅放大至0.050.1mm，驅(qū)動(dòng)工具作超聲振動(dòng)。D.工具推動(dòng)磨料高速撞擊、拋磨工件，擊碎工件表面材料，并使之去除；E.工作液產(chǎn)生的液壓沖擊波和空化作用加快了表面材料的裂紋擴(kuò)展和破壞。F.超聲波加工是機(jī)械撞擊、拋磨、空化作用的綜合結(jié)果。其中撞擊起主要作用。2、 超聲波加工的特點(diǎn)（1）適合加工各種硬脆材料，特別是不導(dǎo)電的非金屬材料，例如玻璃、陶瓷、石英、寶石、金剛石等。（2）工具可用較軟的材料做較復(fù)雜的形狀。（3）工具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單，使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（

4、4）切削力小、切削熱少，不會(huì)引起變形及燒傷，加工精度與表面質(zhì)量也較好。四超聲波加工設(shè)備 超聲波加工設(shè)備又稱超聲波加工裝置，盡管不同功率大小、不同公司生產(chǎn)的超聲波加工設(shè)備在結(jié)構(gòu)形式上各不相同，但其組成部分基本相同。 超聲波加工裝置一般都由超聲發(fā)生器、超聲振動(dòng)系統(tǒng)（聲學(xué)部件）、機(jī)床本體和磨料工作液循環(huán)系統(tǒng)等部分組成。 1-冷卻器2-磨料懸浮液抽出3-工具4-工件5-磨料懸浮液送入6-變幅桿7-換能器8-超聲波發(fā)生器 超聲波加工裝置 1、超聲發(fā)生器 作用：將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩。2、 聲學(xué)部件 （換能器、變幅桿和工具。）作用：將超聲波發(fā)生器輸出的高頻率電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)能，

5、并通過變幅桿使工具端面作高頻率、小振幅振動(dòng)以進(jìn)行超聲加工。5 超聲波技術(shù)加工應(yīng)用A.超聲波加工的生產(chǎn)率雖然比電火花加工和電解加工低，但其加工精度和表面質(zhì)量都優(yōu)于它們。B.更重要的是可以加工它們難以加工的半導(dǎo)體和非金屬的硬脆材料，如玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等。C.對(duì)于電火花加工后的一些淬火鋼、硬質(zhì)合金沖模、拉絲模、塑料模等，最后還經(jīng)常用超聲波拋磨、光整加工，使表面粗糙度進(jìn)一步降低。1、型（腔）孔加工 超聲波目前主要應(yīng)用在脆硬材料的圓孔、型孔、型腔、套料、微細(xì)孔等的加工。2、 切割加工對(duì)于難以用普通加工方法切割的脆硬材料如陶瓷、石英、硅、寶石等用超聲波加工具有切片薄、切口窄、精度高

6、、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。3、 超聲波清洗原理：基于清洗液在超聲波作用下產(chǎn)生空化效應(yīng)的結(jié)果?？栈?yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊液直接作用到被清洗的部位，使污物遭到破壞，并從被清洗表面脫落下來。應(yīng)用：主要用于幾何形狀復(fù)雜、清洗質(zhì)量要求高而用其它方法清洗效果差的中小精密零件，特別是工件上的深小孔、微孔、彎孔、盲孔、溝槽、窄縫等部位的精清洗，生產(chǎn)率和凈化率都很高。 目前在半導(dǎo)體和集成電路元件、儀器儀表零件、電真空器件、光學(xué)零件、醫(yī)療器械等的清洗中應(yīng)用。4、 超聲波焊接原理：利用超聲振動(dòng)作用去除工件表面的氧化膜，使工件露出本體表面，使兩個(gè)被焊工件表面在高速振動(dòng)撞擊下摩擦發(fā)熱并親和粘在一起。應(yīng)用：用于焊接尼龍、塑料及表面易生成氧化膜的鋁制品，還可以在陶瓷等非金屬表面掛錫、掛銀，從而改善這些材料的可焊性；焊接一般很難焊接的稀有金屬，如鈦、鉬等 。5、復(fù)合加工采用超聲波加工硬質(zhì)合金、耐熱合金等硬質(zhì)金屬材料時(shí)加工速度低，工具損耗大，為了提高加工速度和降低工具損耗，采用超聲波、電解加工或電火花加工相結(jié)合來加工噴油嘴、噴絲板上的孔或窄縫，這樣可大大提高生產(chǎn)率和質(zhì)量。6、 無損檢測(cè) 利用超聲波定向發(fā)射、反射