Ultrasonische letseling: Principes, proces, apparatuur, toepassingen en voor- & nadelen

Ultrasonische Letseling

Ultrasonische letseling is een letselproces waarbij ultrasone golven/trillingen warmte genereren voor de letsel. "Ultrasonisch" betekent frequenties boven het gehoorbereik (~20.000-30.000 Hz). Het is een vastestatletsproces: geen externe warmte toegevoegd.

Principe

Berust op de energie van ultrasone golven. Ultrasonische trilling creëert dynamische schuifspanning tussen twee werkstukcontacten. Door lokale plastische vervorming en warmte door wrijving ontstaat de letsel aan de interface.

Apparatuur

Stroomvoorziening

Hoge-frequente, hoge-spanningsvoeding voor de transducer om trillingen te genereren.

Transducer

Converteert hoog-frequent elektrisch signaal naar mechanische trilling. Verbonden met letselkop. Piezo-elektrische transducer wordt gebruikt.

Versterker en Hoorn

Trilling van transducer → versterker (versterkt) → hoorn (overdraagt aan letselplaten).

Spanning / Klemvoorrichting

Essentieel voor letsel. Houdt platen op gewenste positie via elektrisch, hydraulisch, pneumatisch of mechanisch systeem.

Werking

1. Hoge-frequente stroom door piezo-elektrische transducer → mechanische trilling.
2. Trilling naar versterker → frequentie versterkt.
3. Versterkte trilling via hoorn (contact met letselplaat).
4. Overlapletsel: één plaat vast in spanning, andere in contact met hoorn. Matige druk.
5. Hoorn levert hoge-frequente trilling aan letselplaat.
6. Trilling → oscillerende schuifkracht aan interface → elasto-plastische vervorming.
7. Lokale temperatuurstijging door mechanische kracht/wrijving → plastische vervorming → sterke letsel zonder smelting of vulmetaal.

Voordelen en Nadelen

Voordelen

• Gemakkelijk te automatiseren en snel.
• Hoge letselsterkte zonder externe warmte.
• Schoon proces, goede oppervlakteafwerking.
• Breed scala ongelijke metalen letselbaar.
• Geen hoge warmte → geen gesmolten metaal uit letsel.

Nadelen

• Geen dikke/harde metalen (max. ~2,5 mm aluminium).
• Hoge toolingkosten spanning, speciaal ontwerp nodig.
• Trillingen kunnen elektronische componenten beschadigen.

Toepassingen

• Fabricage kernreactorcomponenten.
• Automotive: sleutels, koplamponderdelen, knoppen, schakelaars.
• Elektronica: ankerwikkelingen, schakelaars.
• Medische industrie: filters, maskers (schoon letselproces).