Ультразвуковая резка материалов

Оборудование для сварки ультразвуком

Ультразвуковая резка материалов

Комплект ультразвукового оборудования состоит из ультразвукового генератора, пресса, опоры, преобразователя, волновода и сварочного инструмента. При этом выделяют несколько основных узлов, играющих первостепенную роль. К ним относятся:

Ультразвуковой генератор

Генератор вырабатывает ультразвуковые колебания, а затем преобразовывает их в механические, при этом сохраняя ту же частоту. Также с помощью генератора можно регулировать скорость колебаний и определять способ передачи ультразвуковой энергии.

Преобразователь

Преобразователь (чаще всего пьезокерамический или магнитострикционный) в связке с генератором отвечает за преобразование электрической энергии в механическую и используется в аппаратах с двусторонним подводом энергии

При этом важно учесть, что такому оборудованию необходимо постоянное охлаждение, например, водное или воздушное

Трансформатор упругих колебаний

Трансформатор упругих колебаний согласовывает между собой работу преобразователя и волновода, по сути являясь связующих звеном. Также он способен повысить амплитуду колебаний с торца волновода.

Волновод

Волновод передает механическую энергию и создает давление в определенных местах. Роль волновода может выполнять акустический трансформатор.

Опора

Опора необходима для надежного фиксирования деталей. В некоторых случаях она напрямую используется для сварки в качестве дополнительного волновода.

Дополнительно оборудование может быть оснащено функцией автоматического или ручного контроля параметров работы. Мы рекомендуем использовать именно такое оборудование, поскольку оно позволяет выполнить работу по-настоящему качественно. Лишь в таком случае можно достигнуть максимальной прочности сварных швов.

Плазменная резка

Технология плазменной резки предусматривает использование специальной воздушно-плазменной дуги. Такая дуга характеризуется постоянным электрическим напряжением прямого действия, в результате действия которого, металл (или же другой материал) сначала расплавляется, а затем просто выдувается из полости реза.

По сути, это термическая резка металлов и сплавов, ведь процесс обработки основан на воздействии высоких температур. В отличие от лазерного оборудования, плазменная резка весьма эффективна по отношению к листовым материалам, толщина которых достигает 80 мм. Стоит отметить, что на услуги плазменной резки металла, цена будет чуть ниже, чем на лазерную обработку.

Однако в этом есть и свои «подводные камни»: высокая цена лазерной резки оправдана действительно высокой производительностью и эффективностью работы. Для чего бы Вам ни понадобились услуги плазменной резки металла, цена не должна быть определяющим критерием. Не нужно отдавать ей предпочтение только по причине того, что она стоит дешевле лазерной резки.

Ультразвуковая резка материалов

Снятие заусенцев посредством УЗО

Данная операция основывается на увеличении кавитационной и эрозийной активности акустического поля при внесении в абразивный поток сверхмалых частиц от 1 мкм. Данный размер сопоставим с радиусом воздействия ударной звуковой волны, что позволяет разрушать слабые зоны заусениц. Рабочий процесс организуется в специальной жидкостной среде с глицериновой смесью. В качестве емкости также используется специальная оснастка – фитомиксер, в стакане которого находятся взвешенные абразивы и рабочая деталь. Как только на рабочую среду подается акустическая волна, начинается беспорядочное движение абразивных частиц, которые воздействуют на поверхности заготовки. Мелкие зерна карбида кремния и электрокорунда в смеси из воды и глицерина обеспечивают эффективное удаление заусенцев размером до 0,1 мм. То есть ультразвуковая обработка обеспечивает аккуратное и высокоточное снятие микродефектов, которые могли остаться даже после традиционной механической шлифовки. Если речь идет о крупных заусенцах, то есть смысл повысить интенсивность процесса, добавив в емкость химические элементы наподобие медного купороса.

Ультразвуковая резка материалов

Ультразвуковая резка

Данная технология резки материалов заметно отличается от всех остальных, конкурирующих технологий. Технология предусматривает в качестве основного источника воздействия на материал энергию — именно ультразвук. Если в других технологиях присутствует определенный режущий элемент, то тут мы имеем дело лишь с энергией.

С ультразвуковым оборудованием нам не понадобится заточка режущих граней и приложение существенных усилий, как это происходит с остальными технологиями резки материалов. Также ультразвуковая резка металла позволяет обходиться без шума, дыма, газов и последующей уборки стружки с рабочего места.

Кроме того, воздействие ультразвука не оставляет на поверхности обрабатываемого материала сожженные края, не будет проникновения влаги в материал (чего не может обещать гидроабразивная резка металла). Прайс на услуги ультразвуковой обработки материалов будет куда меньше остальных технологий — это еще один важный плюс данной технологии. Обрабатывать таким оборудованием можно большой набор материалов ― резину, композиционные материалы, различные виды пластмассы, ПВХ, бумагу, ткани, кожу, фольгу, продукты питания и многое другое.

Применение ультразвука при электродуговой наплавке

При электродуговой наплавке поверхностей металлов важным элементом процесса является каплеперенос расплавленного электродного металла. Эффективность каплепереноса электродного металла и производительность наплавки заметно повышаются при придании плавящемуся электроду поперечных колебательных движений. Поперечные колебания электрода способствуют изменению формы и структуры наплавленного слоя металла. Известно, что при электродуговой наплавке металл наплавленного слоя состоит из столбчатых кристаллов – дендритов, расположенных перпендикулярно к линии оплавления основного металла. При этом аустенитные зерна основного металла по линии оплавления являются основой для растущих дендритов, из-за чего число и размеры последних определяются величиной и количеством этих зёрен. Поэтому чем крупнее зёрна основного металла на участке перегрева зоны термического влияния, тем больше в структуре наплавленного слоя будут иметь место столбчатые кристаллы. Уменьшая длину слоя жидкого металла за счёт поперечных колебаний, можно сократить пребывание электрода в зоне перегрева. Это уменьшает величину зерна основного металла в зоне оплавления, а следовательно способствует формированию мелкозернистой структуры наплавленного металла. Известно, что четкая ориентация дендритов способствует повышенной хрупкости наплавленного металла, тогда как ультразвуковые колебания способствуют созданию прочной дезориентированной структуры наплавленного слоя. Схема технологической установки для наплавки с ультразвуком легирующей металлопорошковой присадкой в среде защитного газа представлена на рисунке 6.

Популярные статьи  Текущий и капитальный ремонт трансформаторов: их отличия

Ультразвуковая резка материалов

Рисунок 6 – Схема технологической установки для наплавки с ультразвуком и металлопорошковой присадкой: 1 – устройство для передачи ультразвуковых колебаний на электрод; 2 – волновод-концентратор; 3 – электродная проволока; 4 – корпус наплавочной головки; 5 – токовод; 6 – устройство для подачи газопорошковой смеси; 7 – наплавляемая поверхность

Установка работает следующим образом. Устройство 1 передает от генератора через волновод-концентратор 2 продольные ультразвуковые колебании тоководу 5, установленному в наплавочной головке. В направляющей трубке токовода 5 возбуждаются поперечные колебания, которые передаются наплавочной проволоке 3. Колебания электродной проволоки вызывают диспергирование капель расплава электрода на мелкие частицы, которые получив колебательные движения, попадают в сварочную ванну и, став дополнительными центрами кристаллизации, способствуют образованию однородной структуры.

Сравнительный анализ полученных структур показывает, что зернистость, плотность и качество слоя, наплавленного с применением ультразвуковых колебаний значительно больше, чем слоя, наплавленного без ультразвука. Причем при наплавке с ультразвуковыми колебаниями практически отсутствует граница раздела слоев: покрытие-основа, что характеризует их высокую сцепляемость и плавный градиент свойств. Ультразвуковые колебания активно способствуют процессам зарождения и образования кристаллов, препятствуют их росту и повышают однородность структуры.

При введении в расплав легирующего порошка, частицы которого под воздействием ультразвука находятся во взвешенном состоянии, смачиваются расплавом и, равномерно распределяясь в его объёме, становятся дополнительными центрами кристаллизации, а при затвердевании эта металлосуспензия фиксируется, образуя при кристаллизации композиционный сплав с разнообразными свойствами: антифрикционными, абразивными, износостойкими, коррозионностойкими и другими. При этом достигается увеличение производительности процесса электродуговой наплавки и повышение износостойкости наплавленного слоя в 1,5–1,7 раза.

Наплавленный слой получается качественным, без металлургических дефектов и с более высокой твёрдостью. Такой способ наплавки позволяет снизить градиент температуры по сечению наплавляемого слоя и повысить скорость кристаллизации, что понижает остаточные напряжения как в наплавленном слое, так и в зоне сцепления покрытия с основой.

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.

Физические свойства и особенности распространения ультразвука

Ультразвуковыми называются упругие колебания материальной среды с частотой, превышающий предел слышимости (15–20 кГц). Ультразвуковые колебания могут распространяться в любых упругих средах: жидких, твёрдых, газообразных. Различают три вида ультразвуковых волн – продольные, поперечные и поверхностные. В твёрдых телах могут распространяться волны всех трёх видов, в жидких и газообразных – только продольные волны разрежения – сжатия.

Ультразвук в газах, и в частности в воздухе, распространяется с большим затуханием. Жидкости и твердые тела представляют собой хорошие проводники, затухание в которых значительно меньше. Так, например, в воде затухание ультразвука в 1000 раз меньше чем в воздухе.

Малая длина ультразвуковых волн является основанием для того, чтобы рассматривать их распространение методами геометрической акустики. Физически это приводит к лучевой картине распространения. Отсюда вытекают такие свойства ультразвука, как возможность геометрического отражения и преломления, а так же фокусировка звука. Следующая важная особенность ультразвука – возможность получения большой интенсивности даже при сравнительно небольших амплитудах колебаний. Ультразвуковые волны большой интенсивности сопровождаются рядом эффектов, которые могут быть описаны лишь законами нелинейной акустики.

Советуем изучить — Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей

Важной особенностью ультразвука является возможность концентрации энергии при сравнительно небольших амплитудах колебаний, так как плотность потока энергии пропорциональна квадрату частоты. Ультразвуковые волны большой интенсивности сопровождаются рядом эффектов. Так, распространению ультразвуковых волн в газах и жидкостях сопутствует движение среды, которое называется акустическим течением

Так, распространению ультразвуковых волн в газах и жидкостях сопутствует движение среды, которое называется акустическим течением.

К числу важных явлений акустического течения относится кавитация, заключающаяся в росте в ультразвуковом поле пузырьков из имеющихся субмикроскопических зародышей газа или пара в жидкости, которые начинают пульсировать с частотой ультразвука и захлопываются в положительной фазе давления. При захлопывании пузырьков газа возникают большие давления, порядка тысяч атмосфер и образуются сферические ударные волны. Возле пульсирующих пузырьков возникают акустические микропотоки. Ультразвуковые явления в кавитационном поле используются при получении эмульсий, аэрации жидкостей, очистке поверхностей от загрязнений, обезжиривании и травлении, ультразвуковом диспергировании, акустическом эмульгировании и т. д.

Популярные статьи  Почему электросчетчик на лестничной площадке сильно гудит?

Основными параметрами ультразвуковых колебаний являются: длина волны λ – расстояние между двумя смежными точками, находящимися в одной фазе; амплитуда колебаний А – наибольшее смещение колеблющейся точки от положения равновесия; частота колебаний f – количество колебаний в единицу времени; период колебаний T – время распространения волнового движения на расстояние, равное длине волны; средняя скорость колебательных движений V; скорость распространения звуковых волн С.

Принцип действия установок для генерации ультразвуковых колебаний

Ультразвуковые установки, используемые для размерной обработки материалов (рис. 1) содержат: генератор электрических колебаний; акустический преобразователь; ультразвуковую колебательную систему, систему подачи и отвода охлаждающей жидкости и суспензии с абразивом.

Ультразвуковая резка материалов

Рисунок 1 – Схема установки для ультразвуковой размерной обработки (а) и схемы концентраторов: экспоненциального (б), конического (в) и ступенчатого (г): 1 – генератор; 2 – акустический преобразователь; 3-ультразвуковая колебательная система; 4 – система подачи охлаждающей жидкости и суспензии с абразивом

Ультразвуковые генераторы предназначены для преобразования электрического тока промышленной частоты (50 Гц) в ток высокой частоты.

Акустический преобразователь предназначен для преобразования электрических высокочастотных колебаний в механические. Для целей размерной обработки преимущественно применяются магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи.

В магнитострикционных преобразователях используется эффект продольной магнитострикции, заключающийся в изменении длины сердечника из ферромагнитного материала, помещенного в магнитное поле. Простейший магнитострикционный преобразователь представляет собой сердечник, выполненный в виде стержня или рамки с обмоткой возбуждения. При прохождении по обмотке переменного электрического тока в сердечнике наводится переменное магнитное поле, и возникают упругие деформации, вызывающие продольные колебания сердечника.

Для уменьшения потерь на токи Фуко металлические сердечники набирают из штампованных тонких пластин или наматывают из тонкой ленты. Магнитострикционные преобразователи выполняются с водяным охлаждением. Их максимальный электроакустический КПД в диапазоне частот 20…30 кГц составляет 50…70 %. С повышением частоты колебаний его значение уменьшается.

Магнитострикционные преобразователи изготавливают также из ферритов. Потери на вихревые токи у них практически отсутствуют. Поэтому сердечники из ферритов выполняют монолитными. Для их подмагничивания используют пластины ферритовых постоянных магнитов, которые вставляют или вклеивают в магнитопровод преобразователя. Электроакустический КПД ферритовых преобразователей достигает 80…85 %. Они не требуют высокого напряжения питания, принудительного водяного охлаждения.

В пьезоэлектрических преобразователях используется пьезоэлектрический эффект, сущность которого состоит в том, что в кристаллах с определённым типом решёток под действием электрического тока возникают внутренние напряжения, пропорциональные напряженности электрического поля. В результате размеры кристалла изменяются в соответствии с изменением электрического тока.

Все пьезоэлектрические материалы подразделяются на естественные и искусственные. Естественные – это кварц, сегнетовая соль, турмалин; искусственные – керамики титаната бария ЦТС-19 и титаната свинца ЦТС-23.

Преобразователи из кварца дорогие, а их размеры ограничены. Пьезокерамика значительно дешевле и требует меньших возбуждающих напряжений.

Колебательная система предназначена для передачи возникающих в преобразователе колебаний к рабочим узлам установки и в конечном итоге к обрабатываемой поверхности. В состав колебательной системы входят: волновод, концентратор, инструмент.

Волновод – это стержень или труба постоянного сечения, соединяющая акустический преобразователь с концентратором.

Концентратор предназначен для увеличения амплитуды механических колебаний инструмента путём обеспечения резонанса частот вибратора (магнитострикционного или пьезоэлектрического) с исполнительным инструментом. Основные формы концентраторов представлены на рисунке 1 б, в, г.

Как выбрать нож для ткани

Какие же факторы важно учесть перед покупкой ножа для ткани? Итак, перечислим некоторые моменты, на которые важно обратить своё внимание перед покупкой раскройного ножа:

Во-первых, частота пользования. Швее, которая несколько раз в месяц будет использовать раскройный нож, подойдёт макетный или дисковый нож. А масштабному швейному цеху не обойтись, к примеру, без сабельного или лазерного ножа.
Во-вторых, это качество ножа. Не стоит покупать нож малоизвестных брендов. Дорогие раскройные ножи обязательно должны иметь гарантию на обслуживание от одного года. Помимо того, выбирая нож для ткани, учитывайте качество его лезвия. Одним из лучших материалов считается высокоуглеродистая сталь
Такая сталь позволит долго сохранить лезвие острым.
В-третьих, обратите внимание на то, удобно ли Вам держать нож в руке

В удобстве ножа также немалую роль играет его вес
Важно, чтобы в процессе работы рука не утомлялась, чтобы не допускать погрешностей.

Подробная классификация

Мы классифицировали ультразвуковой метод сварки на несколько категорий, которые в свою очередь имеют свои подвиды. Итак, ультразвуковая сварка пластмасс подразделяется по:

  • Принципу перемещения вдоль шва. Может быть ручным, когда сварщик сам направляет сварочный инструмент, или механическим, когда сварка происходит с использованием автоматического оборудованию по заранее заданным параметрам. Механический способ точнее, чем ручной, но при этом нет возможности оперативно изменить направление шва, если это необходимо.
  • Принципу подачи энергии. Может быть двусторонней или односторонней. Односторонняя больше предназначена для сваривания толстых деталей и, а двусторонняя — для тонких. Но для двусторонней необходимо дополнительное охлаждение.
  • Принципу перемещения волновода. Может быть непрерывным, когда волновод перемещается с постоянной скоростью, а может быть прерывным, совершая одно короткое движение с заданными промежутками.

Более глобально ультразвуковую сварку разделяют на контактную и передаточную. Контактная сварка нужна для соединения тонких пластмассовых деталей (до 2 мм). Для выполнения шва детали укладывают друг на друга с небольшим нахлестом и по уже по нему выполняется шов.

Популярные статьи  Фотореле для уличного освещения

Передаточная сварка используется во всех остальных случаях, а еще в те моменты, когда свариваемые пластмассы обладают высокими акустическими свойствами. Суть передаточной сварки заключается во введении механических колебаний в определенные точки. При этом энергия выделяется в том количестве, которое необходимо, чтобы ультразвуковая волна могла сама равномерно распространиться. В таком случае шов получается надежным и качественным. Передаточная сварка часто применяется при сварке мягкой пластмассы (ее необходимо предварительно заморозить) или для стыковых швов у полистирольных, полиамидных и поликарбонатовых деталей.

Особенности технологии ультразвуковой обработки металла

Данная технология является одной из разновидностей технологии долбления. Ультразвук позволяет снять поверхностный слой с заготовки путем образования выколов и трещин, которые возникают под действием нагрузки.

Ультразвуковая обработка появилась из-за невозможности воздействовать на материалы непроводящего и непрозрачного типа привычным механическим методом. Ультразвук способен справиться с любыми материалами.

Среди преимуществ данной технологии можно выделить такие:

  1. Универсальность – подойдет для обработки любых металлов.
  2. Возможность работы с хрупкими материалами, такими как стекло, гипс, камни и материалы на основе алебастра, а также для работы с алмазами.
  3. По окончании работы нет остаточного напряжения, то есть возможность появления трещин на поверхности сведена к минимуму.
  4. Низкий уровень шума в процессе работы.
  5. Долговечность оборудования.

Суть процесса сводится к тому, что в рабочий сектор оборудования вливается абразивное вещество. Рабочий сектор – пространство между заготовкой и вибрирующим торцом инструмента. От колебания абразивные зерна бьются об поверхность металла, что способствует повреждению верхнего слоя.

В качестве абразивного материала могут быть использованы такие вещества, как элементы кремния и бора на основе карбида.

При ультразвуковой обработке используется и жидкость – для подачи абразива. В качестве жидкости всегда применяется вода.

Такая установка обеспечивает высокое качество работ, так как рабочий инструмент, который и образует вибрацию, выполнен из вязких компонентов, что способствует его малому износу в процессе работы.

Кроме того, режущий инструмент не чувствителен к воздействию нагрузок ударного типа. В качестве оборудования применяются специальные станки, которые являются универсальными ультразвуковыми агрегатами и могут быть использованы для промышленности и небольших предприятий.

Противопоказания

Устройство для проведения терапии ультразвуком предназначено для избавления от боли, мышечных спазмов, контрактур суставов.

Устройство нельзя использовать:

  • в местах с онкологией и там, где имеются метастазы в костях;
  • в местах роста костей до завершения их роста;
  • непосредственно на глазах;
  • над ишемической тканью;
  • тем, у кого плохое артериальное давление;
  • над местами, где расположены каротидный синус, артерии или нервы;
  • над гортанью и глоткой;
  • в местах открытых ран или заражения.

Из-за высокой биологической активности ультразвука во время проведения терапии следует быть осторожным. Положительных результатов при лечении ультразвуком удалось получить при различных заболеваниях. Эффект был достигнут при лечении невралгий, миальгий, артрозов, артритов. При поражении суставов как правило достаточным будет лечение одного из них, остальные суставы будут параллельно и самостоятельно улучшать свои функции. Также лечить ультразвуком можно и болезнь Бехтерева, спондилиты, трофические и варикозные язвы.

Тепловые процессы при сварке

Процесс ультразвуковой сварки сопровождается выделением тепла в зоне сварки. Образование тепла вызывается возникновением трения на контактных поверхностях и пластическими деформациями в металле, сопровождающими образование сварного соединения.

Температура в зоне сварки зависит от прочностных характеристик — главным образом от твердости металла и его теплофизических свойств: теплопроводности и теплоемкости, режима сварки.

Работы показали, что наблюдающееся повышение температуры не является определяющим фактором, так как максимальная прочность сварных соединений достигается ранее, чем достигается максимальная температура в контакте.

Предварительный подогрев изделия приводит к уменьшению длительности пропускания ультразвуковых колебаний и способствует увеличению прочности сварного соединения.

Компании на карте

в других странах

Купить Аппараты ультразвуковой резки в России предлагают 16 компаний. Отправьте им единый запрос для уточнения цен и условий.. Изменить регион

Ультразвуковые технологии и аппараты

Медицинское оборудование / инструмент

Станки плазменной и газовой резки с ЧПУ, аппараты плазменной резки. Поставка. Обслуживание

Производство плазморезов, машин плазменной резки, аппаратов и установок воздушно – плазменной резки, плазмотронов.

Оптовая торговля: аппараты телефонные, аппараты телефонные Эльта, лазерная резка и гравировка

Сварочное оборудование

Оптовая торговля: горелки сварочные, оборудование для электросварки и плазменной резки, аппараты воздушно-плазменной резки, машины тепловой резки

Металлообрабатывающее оборудование, Металлорежущий инструмент, Сварочное оборудование, Алмазное бурение / резка, Строительное оборудование / Вспомогательные устройства

производство, торговля оборудование для сварки ПЭ труб, полиэтиленовые трубы и фитинги, монтаж инженерных сетей, плазменная резка металлов.

Строительное оборудование, Металлообработка

производство и поставка пьезоэлементов для медицинских приборов

Торговля в розницу: косметика лечебная, добавки биологически активные, аппарат для фототерапии “Дюна-Т”, машины ультразвуковые стиральные, аппликаторы Ляпко

Ищите где купить Аппараты ультразвуковой резки? Разместите спрос на портале и лучшие поставщики сами найдут Вас!

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: