Ултразвуково рязане на материали

Принципът на ултразвуково рязане е напълно различен от традиционните технологии за рязане на материали. В първия случай използваме ултразвукова енергиякоето не изисква заточване на режещите ръбове на инструмента и прилагане на големи сили.

За разлика от механичното рязане, ултразвуковото рязане няма стружки, няма шум, няма изгорени ръбове като лазерна или друга термична обработка, не се отделят изпарения или газове. В сравнение с рязането с водна струя, няма проникване на влага в материала. По отношение на разходите за рязане, ултразвуковото рязане е алтернатива на лазерното и водното рязане.

Режещият връх вибрира ултразвуково, което причинява много малко триене и материалът за рязане не се залепва, което е особено важно за вискозни и еластични материали, замразени храни, гума и други материали, които не могат да се режат под налягане.

Ултразвуковите вълни не се чуват от хората. Ултразвуковият режещ нож вибрира с амплитуда 10 — 70 µm в надлъжна посока. Вибрацията е микроскопична, така че не може да се види. Движението се повтаря 20 000 — 40 000 пъти в секунда (честота 20 — 40 kHz).

Ултразвуковите устройства с по -ниска честота имат по -голямо тегло и по -голяма изходна мощност. По -високи амплитуди могат да бъдат постигнати и при по -ниски честоти. Машините с честота 20 kHz са по -подходящи за рязане на дебели и здрави материали.

Недостатъкът на такива устройства е, че ултразвуковата честота е близо до звуковия диапазон и евентуално ще са необходими мерки за намаляване на шума по време на работа.

Устройствата с 35 kHz са по -подходящи за по -тънки материали като фолио, имитация на кожа и текстил, както и за обработка на сложни форми. В същото време машините са безшумни при работа.

Примери за приложение за ултразвуково рязане

Ултразвуковите режещи устройства се състоят от ултразвуков преобразувател, връх на главината, нож и захранване. Ултразвуков преобразувател се използва за преобразуване на електрическата енергия в механична (ултразвукова) енергия.

В момента електрострикцията се използва почти повсеместно — ефектът е обратен пиезоелектрик… Това означава, че към преобразувателя се прилага променливо електрическо напрежение върху керамична или кварцова плоча, която генерира ултразвук. Акустичният концентратор увеличава амплитудата на изходящите вибрации в областта на рязане.

Материалът е омекотен и нарязан от ултразвукова енергия, а острието на ножа просто играе ролята на позициониране на рязането и извеждане на ултразвукова енергия. Силите на рязане се намаляват с около 75% и производителността на процеса на рязане се увеличава значително в сравнение с други методи на рязане.

Абразивите могат да се използват за повишаване на ефективността на рязане.

Ултразвукови машини за рязане

Скоростта на рязане зависи от материала, който се обработва, и в общия случай се определя от съотношението: V = 4 * X * e, където X е максималната амплитуда на вибрациите, m, e е ултразвуковата честота, Hz.

По този начин, с амплитуда 12 микрона и честота 35 kHz, скоростта на рязане ще бъде: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.

Както е известно от други технологии (например при механично рязане), с увеличаване на скоростта на рязане намаляват не само силите на рязане, но и износването на острието на режещия инструмент.Затова карбидните остриета се препоръчват и за ултразвуково рязане. Издръжливостта на металните остриета от карбид може да бъде до 20 000 m или повече.

Ръчно ултразвуково устройство за рязане

Ултразвуковото рязане е подходящо за материали като каучук, PVC, печатни платки, филми, композити, пластмаси, всички видове хартия, тъкани, килими, кожа, храни (замразено месо, бонбони, хляб, шоколад и др.), Тънко фолио и материали от пчелна пита, за почистване на вкаменелости, за премахване на ръжда и боя, за метално гравиране и дърворезба, за метално маркиране.

Ултразвуковото рязане може да се извършва както в ръчен режим, така и с помощта на автоматизирани инсталации и роботи, има и модели за 3-D рязане на пчелни материали.