Ultrasonische bewerking uitgelegd: Proces, componenten, voordelen, nadelen & toepassingen

Ultrasonische bewerking is een niet-conventioneel afstoot bewerkingsproces dat wijd wordt gebruikt in de industrie om bros en harder materialen te bewerken. Vanwege de hoge graad van precisie, is het een aanbevolen bewerkingsmethode voor kritieke componenten. Laten we meer leren over het ultrasonische bewerkingsproces, het werkprincipe, belangrijke onderdelen, voordelen en nadelen in dit artikel.

Definitie van ultrasonische bewerking

Ultrasonische bewerking valt onder een niet-conventioneel bewerkingsproces dat specifiek gebruikt wordt voor het bewerken van harde en bros materialen. Ultrasonische bewerking wordt ook wijd gebruikt in de bewerking van keramiek.

In tegenstelling tot andere niet-conventionele bewerkingsprocessen zoals laserstraalbewerking, elektrisch ontladingsbewerking, genereert ultrasonische bewerking geen warmte of resterende spanning op het onderdeel. Dit is de reden waarom keramiek en bros onderdelen gemakkelijk kunnen worden bewerkt met ultrasonische bewerking zonder breuk.

Ultrasonische bewerking wordt ook ultrasonische trilling bewerking genoemd, aangezien deze methode een gereedschap gebruikt dat op hoge frequentie trilt en, gecombineerd met abrasieve deeltjes, materiaal van het werkstuk verwijdert.

Belangrijkste onderdelen van ultrasonische machine

Er zijn hoofdzakelijk vijf belangrijke onderdelen in een ultrasonische machine:

• Elektromechanische transducer
• Sonotrode
• Besturingseenheid
• Abrasieve slurry
• Abrasieve pistool

Elektromechanische transducer

De elektromechanische transducer is verbonden met de besturingseenheid. De besturingseenheid heeft een elektronische oscillator die wisselstroom creëert die oscilleert op een hoge frequentie in het bereik van 28-40 kHz.

De elektromechanische transducer converteert die oscillerende stroom naar mechanische trilling. Er zijn hoofdzakelijk twee typen transducer gebruikt in ultrasonische machines.

• Piezo-elektrische transducer
• Magnetostrictieve transducer

Sonotrode

De transducer drijft de sonotrode op hoge frequenties en lage amplituden. Een uiteinde van de sonotrode is verbonden met de transducer, en het andere uiteinde bevat het gereedschap. De sonotrode is gemaakt van laagkoolstofstaal.

Besturingseenheid

De besturingseenheid is wat de stroom overdraagt. Het heeft een elektronische oscillator die wisselstroom produceert op hoge frequenties.

Abrasieve slurry

Abrasieve materialen zoals aluminiumoxide, siliciumcarbide, boorcarbide, gemengd met water, vormen een abrasieve slurry. De waterverhouding is tussen 20-60%.

Abrasieve pistool

De abrasieve pistool levert de abrasieve deeltjes en watermengsel tussen de sonotrode en het werkstuk bij een gecontroleerde druk.

Werkprincipe van ultrasonisch bewerkingsproces

Ultrasonische bewerking verwijdert materiaal van het werkstuk door magnetostrictie. Wat betekent dat is dat elk magnetisch materiaal zijn formaat en vorm verandert wanneer het onder magnetisatie staat.

De besturingseenheid/vermogenseenheid levert wisselstroom aan de transducer op hoge frequentie. De transducer converteert die elektrische energie in mechanische trilling.

De transducer laat op zijn beurt de sonotrode trillen op hoge frequentie en lage amplitude. De frequentie varieert van 20-30 kHz en de amplitude varieert van 0,01 tot 0,06 mm.

Wanneer de sonotrode trilt en drukt tegen het werkstuk, vloeit de abrasieve slurry tussen de sonotrode en het werkstuk. De impact van de sonotrodetrilling en wrijving tussen abrasieve deeltjes en het werkstukoppervlak haalt de gewenste metaaldeeltjes van de werkoppervlak af.

De bewerkingstijd hangt puur af van hoe hard en zacht het werkstuk is, wat de grootte is van abrasieve deeltjes, de amplitude van de sonotrodetrilling, en de waterverhouding in de abrasieve slurry. De gladheid en precisie in ultrasonische bewerking hangen af van de hardheid en zachtigheid van het materiaal. Zacht metaal biedt zeer gladde en nauwkeurige bewerking, terwijl harde en bros metalen ruwe oppervlakken vormen.

Typen ultrasonische bewerking

Er zijn twee typen ultrasonisch bewerkingsproces.

• Rotatie ultrasonische bewerking
• Chemisch ondersteunde ultrasonische bewerking

Rotatie ultrasonische bewerking

Bij rotatie ultrasonische bewerking, oscilleert het gereedschap langs de verticale middenlijn. Geen abrasieve slurry wordt in dit proces gebruikt. In plaats daarvan is diamant geïmpregneerd aan de punt van het gereedschap dat afslijpt tot het werkstuk. Dit proces is geschikt voor het bewerken van keramiek, kwarts, enz. Rotatie ultrasonische bewerking kan ook diepe gaten creëren aangezien er geen abrasieve slurry is die het einde van het gat moet bereiken.

Chemisch ondersteunde ultrasonische bewerking

Chemisch ondersteunde ultrasonische bewerking is vergelijkbaar met traditionele ultrasonische bewerking, maar gebruikt een chemisch middel zoals fluorwaterstofzuur in plaats van water om de abrasieve slurry te vormen. Dit helpt bij een snellere materiaalverwijderingssnelheid en betere afwerking vergeleken met het traditionele ultrasonische bewerkingsproces.

Toepassing van ultrasonische bewerking

• Bewerking van bros en harde materialen.
• Bewerking van onderdelen waar precisie belangrijk is
• Profiel gaten en sleuven
• Bewerking van glas en keramiek.
• Elektromechanische onderdelen waar kleine en ingewikkelde bewerking belangrijk is.
• Graveren en draadschneiden
• Zagen en broeien van harde materialen

Voordelen van ultrasonische bewerking

• Het kan gebruikt worden voor het bewerken van harde en bros materialen
• Het kan gebruikt worden voor elke kleine en complexe vorm
• Kan gemakkelijk glas bewerken zonder het te breken
• Tijdens bewerking verandert ultrasonische bewerking niet de fysieke eigenschappen van de metalen.
• Hogere precisie en nauwkeurigheid kunnen verkregen worden tegen relatief lage kosten
• Geen vervorming in onderdeelgeometrie aangezien geen warmte wordt gegenereerd.
• Geschikt voor zowel geleidende als niet-geleidende metalen
• Een geschoolde technicus is niet vereist.
• In staat om nauwkeurige tolerantie onderdelen te produceren

Nadelen van ultrasonische bewerking

• De metaalhardheidswaarde moet minimaal 45 HRC zijn voor ultrasonische bewerking.
• De productiesnelheid is zeer langzaam. Niet geschikt voor massaproductie
• De lage materiaalverwijderingssnelheid
• De hoge slijtage van de sonotrode.
• Moeilijk om diepe gaten te bewerken omdat de abrasieve deeltjes het uiterste einde van het gat niet kunnen bereiken.
• Ultrasonische bewerking is beperkt tot het bewerken van kleine gaten en sneden.

Conclusie: Ultrasonische bewerking

Dat is alles wat we in dit artikel hebben. Ik hoop dat je het basisidee hebt gekregen van het ultrasonische bewerkingsproces, hoe het ultrasonische bewerkingsproces werkt, en de voordelen en nadelen. Als je nog vragen hebt over ultrasonische bewerking, ben je altijd welkom om je vragen in de reactiesectie neer te zetten, en ik help je graag.

Je wilt misschien ook lezen:

• Abrasieve straal bewerkingsproces
• Laserstraal bewerkingsproces

Veelgestelde vragen (FAQ) over ultrasonische bewerking

Welke beweging gebruikt het ultrasonisch machine gereedschap voor het verwijderen van materialen?

Oscillerende beweging

Wat is het frequentiebereik van gereedschapsoscillatie in ultrasonische bewerking

18-20 KHz

Wat is zacht materiaal in ultrasonische bewerking? Gereedschap of het werkstuk?

Het gereedschap is zachter dan het werkstuk in ultrasonische bewerking.

Wordt er warmte gegenereerd tijdens bewerking in ultrasonische bewerking?

Er wordt geen warmte gegenereerd tijdens ultrasonische bewerking