Ультразвуковая обработка металлов

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА

Ультразвуковая обработка металловОбработка с помощью химической, электрической или механической энергии, при наличии упругих механических колебаний с частотой 16 000 гц и выше называется ультразвуковой. Ультразвуковые колебания используются как средство интенсификации химических или электрохимических процессов, или для передачи механических колебаний в зону обработки. Наибольшее распространение получили операции размерной обработки твердых и хрупких материалов, очистки поверхностей и жидкостей, пайки и лужения металлов с легко окисляющейся поверхностью.

Источником ультразвуковых колебаний служат механические или электрические устройства, последние и рассматриваются ниже. В электрических устройствах используют пьезоэлектрические и магнитострикц ионные преобразователи элект-

ри ческих колебаний в механические — ультразвуковые, Как говорилось выше, кварцевая пластинка, помещенная в электрическое поле, обладает способностью менять свои

размеры. Такой же способностью обладают некоторые ферромагнитные материалы (никелевые и никель-цинковые ферриты)будучи помещенными в магнитное поле. Это явление называют магнитострикцией и используют в магнитострикционных ультразвуковых устройствах.

Рис. 17-31. Устройство магнитострикционного вибратора.

На рис. 17-31 упрощенно показано устройство магнитострикционного вибратора. Ферритовый пакет-магнитопровод 1 имеет обмотку 2, получающую ток от специального генератора при частоте f = 16 ÷ 25 кгц. Пакет крепится в корпусе, не показанном на рисунке, и охлаждается водой. Для увеличения амплитуды колебаний до необходимой величины (10— 100 мк) пакет механически соединен с трансформатором колебаний 5, ограничивающие поверхности которого построены по экспоненциальной кривой. К трансформатору пайкой или на резьбе крепится обрабатывающий инструмент 4.

Очистка деталей от механических и жировых загрязненийРис. 17-32. Способ ускорения очистки деталей от механических и жировых загрязнений.

Вибрации этого инструмента позволяют вести размерную обработку твердых и хрупких материалов, т.е. получать полости и отверстия по форме, представляющие негативное повторение формы обрабатывающего инструмента. Обработка ведется в водной суспензии абразивного порошка.

На рис. 17-32 показан способ ускорения очистки деталей от механических и жировых загрязнений, при помощи магнитострикционного вибратора 1. К дну ванны 2 с растворителем, в который погружаются очищаемые изделия, вибратор

Присоединен при помощи согласующей акустической мембраны 3. Ультразвуковые колебания вибратора передаются мембраной раствору и ускоряют процесс очистки. Таким способом очищаются детали часов, подшипников, медицинских инструментов, деталей электровакуумных приборов и др.

Очень эффективной оказывается ультразвуковая пайка и лужение легко окисляющихся металлов (алюминий, новые легкие и специальные сплавы). При этом способе пайки главную роль играет так называемая кавитация.

Ультразвуковой паяльникПри достаточной мощности колебаний звука образуются сильные ударные волны, создающие в жидкой среде припоя пузырьки с давлением в тысячи атмосфер. Гидравлические удары разрушают окисную пленку на поверхности металла и открывают доступ к нему припоя. При этом отпадает необходимость во всякого рода флюсах.

Рис. 17-33. Ультразвуковой паяльник.

На рис. 17-33 показан ультразвуковой паяльник. Механические колебания возбуждаются током высокой частоты, проходящим по обмотке 1 магнитострикционного пакета 2. Тело паяльника 3, как обычно, имеет нагревательную обмотку 4. Пленка окиси металла 5 в зоне нагрева разрывается упругими колебаниями и припой 6, получив доступ к металлу 7, покрывает его прочным слоем 8.

Статья на тему Ультразвуковая обработка металлов