Уже достаточно долгое время в машиностроении и металлообработке используются возможности ультраакустической энергии для успешной работы с такими твердыми и хрупкими материалами, как карбид вольфрама, тантал, молибден, закаленные стали, алмаз, корунд, керамика и многих других.
Способ обработки
Коренное отличие этого метода от привычных способов механообработки заключается в том, что воздействие ультразвуком не ведет к разрушению металла, поскольку обрабатываемая поверхность не подвергается термическим напряжениям и не вытравливается электрохимическим путем.
Основным направлением применения данного метода обработки является получение изделий простых конфигураций из электропроводных материалов и диэлектриков.
Процесс обработки ультразвуком заключается в нанесении на обрабатываемую поверхность суспензии (абразив и жидкость), после чего накладываются ультразвуковые колебания. В суспензии возникают кратковременные гидравлические удары абразивом о материал заготовки, разрушающие металл.
Пока что нельзя утверждать, что воздействие ультразвука на материал полностью изучено. При этом можно предположить, что обработка происходит вследствие разрушительного действия кавитации, которая возникает в увлаженном абразиве, и, собственно, режущем качестве самого абразива.
Возможности ультразвука в разы повышают производительность обработки, повышают качество обработки и упрочняют поверхностный слой материала. Ультразвук позволяет значительно облегчить обработку деталей из труднообрабатываемых материалов.
Применения ультразвуковой обработки
- Обработка свободным абразивом (зачистка заусенцев, декоративное шлифование);
- Обработка свободным абразивом деталей из хрупких материалов;
- Очистка и смазка поверхности работающего шлифовального круга;
- Интенсификация процессов резания.
Наибольшую популярность ультразвук приобрел в деле изготовления матриц из закаленной стали и в инструментальном производстве: ультразвуковое воздействие с успехом применяется при изготовлении стружколомательных канавок на токарных резцах, оснащенных пластинами твердого сплава.
Новаторством в машиностроении является применение ультраакустики для эффективной и быстрой очистки поверхностей деталей, даже самых труднодоступных. Данный метод намного производительней традиционных способов очистки – металлическими щетками, химическими средами, специнструментом и так далее.
Интенсификация стандартных процессов резания за счет применения ультразвука происходит путём наложения ультразвуковых колебаний на лезвийный инструмент (как правило – токарный резец или же фрезу). Недостатком данного метода является возможное резкое ускорение износа режущей части инструмента, вплоть до мгновенного выкрашивания режущей кромки. Это происходит вследствие усиления ударных процессов с каждым новым снятием стружки.
Но данный недостаток с лихвой компенсируется достоинствами:
- уменьшается сопротивление материала заготовки резанию;
- уменьшается необходимая сила резания, что приводит к повышению точности обработки;
- снижение температуры в зоне контакта инструмента и заготовки;
- повышается качество обработанной поверхности;
- практически отсутствует наростообразование.