Ультразвуковая обработка металлов и сплавов

Современная промышленность все больше нуждается в деталях из твердых, хрупких, жаростойких, износоустойчивых и при этом, не дешевых материалов. Для их обработки классическими методами требуется много времени, и это сопровождается быстрым износом инструмента. Для решения данных проблем разработано множество инновационных методов обработки сверхпрочных материалов. Среди них: лазеры, электроискровая прошивка, ультразвуковая обработка и мн. др.

Суть ультразвуковой обработки материала заключается в образовании между движущимся с большой частотой телом (инструмент) и деталью продольных акустических волн. В жидкой среде эти волны переносят достаточно много энергии, а при малом зазоре между деталью и инструментом, перемещение волн сопровождается процессами, аналогичными высокочастотной кавитации.

Для многократного усиления воздействия ультразвука на металл, применяют мелкодисперсный порошок абразива, обычно, карбид бора. При циркуляции жидкой среды через рабочую область (зазор между деталью и инструментом) происходит вымывание отработанного (измельченного) абразива и снятой им мелкой стружки. При этом, происходит медленное опускание инструмента для поддержания одинаковой величины рабочего зазора. В результате происходит обработка детали на необходимую глубину и по форме инструмента.

Данный метод по скорости сопоставим с обработкой сверлением, но, значительно экономичнее в плане расходов на инструменты и обеспечивает высокую чистоту обработки. Кроме того, ультразвуковой обработкой можно прошивать, отрезать и пробивать пазы в достаточно хрупких материалах, таких как, закаленные инструментальные стали. Воздействие акустических волн и, следовательно, абразива, вне рабочего зазора минимально, так как, колебания поглощаются и амортизируются жидкой средой.

Инструмент для ультразвуковой обработки изготавливают из инструментальной стали, но, не подвергают закалке. Это снижает стоимость инструмента и снижает вероятность его растрескивания при высокочастотных колебаниях (так как, колеблется инструмент, деталь неподвижна).

Источником колебаний являются магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи, сигнал на которые подается с полупроводниковых высокочастотных генераторов.

Кроме резки и прошивки, ультразвуковая обработка позволяет зачищать поверхность, придавая ей зеркальный блеск. Современные установки управляются микропроцессорными контроллерами, которые следуют заданной программе.