Ուլտրաձայնային մշակում. տեխնոլոգիա, առավելություններ և թերություններ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Մետաղամշակման արդյունաբերությունը զարգացման այս փուլում ունակ է լուծելու տարբեր աստիճանի կարծրության աշխատանքային մասերի կտրման և հորատման բարդ խնդիրները: Դա հնարավոր դարձավ նյութի վրա ազդելու սկզբունքորեն նոր ուղիների մշակման շնորհիվ, ներառյալ էլեկտրամեխանիկական մեթոդների լայն խումբ: Այս տեսակի ամենաարդյունավետ տեխնոլոգիաներից է ուլտրաձայնային մշակումը (UZO)՝ հիմնված էլեկտրաակուստիկ ճառագայթման սկզբունքների վրա։

Ծավալային RCD-ի սկզբունքները

Ծավալային մշակման ժամանակ սովորական մեխանիկական կտրիչները և հղկող նյութերը գործում են որպես ուղղակի ազդեցության գործիք: Այս մեթոդի հիմնական տարբերությունը կայանում է էներգիայի աղբյուրի մեջ, որը սնուցում է գործիքը: Այս հզորությամբ ուլտրաձայնային հոսանքի գեներատորը գործում է 16-30 կՀց հաճախականությամբ: Նա սադրում էնույն հղկող հատիկների տատանումները ուլտրաձայնային հաճախականությամբ, որն ապահովում է մշակման բնորոշ որակը։ Ավելին, անհրաժեշտ է նշել մեխանիկական գործողության տեսակների բազմազանությունը: Սա ոչ միայն սովորական կտրող և հղկող տարրեր է, այլև կառուցվածքի դեֆորմացիան՝ պահպանելով դրա ծավալը: Ավելին, ուլտրաձայնային չափագրումը ապահովում է, որ աշխատանքային մասի մասնիկները նվազագույնի են հասցվում նույնիսկ կտրման ժամանակ: Հացահատիկները, որոնք ազդում են նյութի վրա, կետավոր են միկրոմասնիկներով, որոնք չեն ազդում արտադրանքի դիզայնի վրա: Փաստորեն, նմուշառման միջոցով կառուցվածքի ոչնչացում չի նկատվում, սակայն կարող է տեղի ունենալ ճաքերի անվերահսկելի տարածում։

Տարբերությունները պլազմայի տեխնոլոգիայից

Մշակման որակի առումով ուլտրաձայնային և պլազմային մեթոդներն ունեն բազմաթիվ նմանատիպ առանձնահատկություններ՝ ապահովելով բարձր ճշգրտության կտրման հնարավորություն։ Բայց նաեւ նրանց միջեւ կա աշխատանքի սկզբունքի զգալի տարբերություն։ Այսպիսով, եթե UZO-ն ինտենսիվ ազդեցություն է ունենում հղկող փոշու վրա կտրող գործիքի կողմից էլեկտրական ալիքների գեներատորի էներգետիկ աջակցությամբ, ապա պլազմայի մշակման մեթոդը որպես աշխատանքային միջավայր օգտագործում է իոնացված գազ՝ լիցքավորված իոններով և էլեկտրոններով: Այսինքն՝ ուլտրաձայնային և պլազմայի մշակման տեխնոլոգիաները հավասարապես պահանջում են բավականաչափ հզոր էներգիա գեներատորի աջակցություն։ Առաջին դեպքում սա ուլտրաձայնային էլեկտրական ապարատ է, իսկ երկրորդ դեպքում՝ բարձր ջերմաստիճան գազային կամ իզոթերմային կայանքներ, որոնք ունակ են աշխատանքային միջավայրի ջերմաստիճանային ռեժիմը հասցնել 16000 °C: Պլազմայի բուժման կարևոր բաղադրիչը էլեկտրոդների և պլազմայի օգտագործումն էնյութեր, որոնք ապահովում են կտրիչի առաջնորդվող աղեղի բարձր հզորությունը։

Ուլտրաձայնային բուժման մեքենաներ

Այժմ արժե ավելի մանրամասն անդրադառնալ RCD-ի իրականացման համար օգտագործվող սարքավորումներին: Խոշոր արդյունաբերություններում նման նպատակների համար օգտագործվում են մեքենաներ՝ ապահովված ուլտրաձայնային հաճախականության փոփոխական հոսանքի գեներատորով։ Առաջացած հոսանքն ուղղված է մագնիսական փոխարկիչի ոլորուն, որն իր հերթին էլեկտրամագնիսական դաշտ է ստեղծում մոնտաժի աշխատանքային մարմնի համար։ Ուլտրաձայնային մշակումը սկսվում է նրանից, որ մեքենայի դակիչը սկսում է թրթռալ՝ գտնվելով էլեկտրամագնիսական դաշտում։ Այս թրթռման հաճախականությունները սահմանվում են գեներատորի կողմից՝ հիմնվելով որոշակի դեպքում պահանջվող սահմանված պարամետրերի վրա:

Դակիչը պատրաստված է մագնիսական նեղացնող նյութից (երկաթի, նիկելի և կոբալտի համաձուլվածք), որը կարող է փոփոխվել գծային չափսերով մագնիսական փոխարկիչի ազդեցության տակ։ Իսկ վերջին կրիտիկական փուլում դակիչը գործում է հղկող փոշիի վրա ալիքատար-կոնդենսատորի երկայնքով ուղղորդվող տատանումների միջոցով: Ընդ որում, մշակման մասշտաբն ու հզորությունը կարող են տարբեր լինել։ Դիտարկված սարքավորումների վրա արդյունաբերական մետաղների մշակումն իրականացվում է զանգվածային կոնստրուկցիաների առաջացմամբ, սակայն կան նաև աշխատանքի նմանատիպ սկզբունքով կոմպակտ սարքեր, որոնց վրա կատարվում է բարձր ճշգրտության փորագրություն։

Ծավալային RCD տեխնիկա

Սարքավորումները տեղադրելուց և պատրաստելուց հետոթիրախային նյութից հղկող լուծույթը մատակարարվում է գործողության տարածքին, այսինքն ՝ արտադրանքի մակերեսի և տատանվող ծայրի միջև ընկած տարածությանը: Ի դեպ, որպես հղկող նյութ սովորաբար օգտագործվում են սիլիցիումի կամ բորի կարբիդները: Ավտոմատացված գծերում ջուրն օգտագործվում է փոշի առաքման և հովացման համար: Մետաղների ուղղակի ուլտրաձայնային մշակումը բաղկացած է երկու գործողությունից՝

• Հղկող մասնիկների հարվածային ներթափանցում աշխատանքային մասի նախատեսված մակերես, որի արդյունքում ձևավորվում է միկրոճաքերի ցանց և ծակվում են արտադրանքի միկրոմասնիկները:
• Հղկող նյութի շրջանառությունը մշակման գոտում. օգտագործված հատիկները փոխարինվում են նոր մասնիկների հոսքերով:

Ողջ գործընթացի արդյունավետության կարևոր պայմանը երկու պրոցեդուրաներում էլ բարձր տեմպերի պահպանումն է մինչև ցիկլի ավարտը։ Հակառակ դեպքում, մշակման պարամետրերը փոխվում են, և հղկող ուղղության ճշգրտությունը նվազում է:

Գործընթացի բնութագրեր

Վերամշակման պարամետրերը, որոնք օպտիմալ են կոնկրետ առաջադրանքի համար, նախապես սահմանված են: Հաշվի են առնվում ինչպես մեխանիկական գործողության կոնֆիգուրացիան, այնպես էլ մշակվող նյութի հատկությունները: Ուլտրաձայնային բուժման միջին բնութագրերը կարելի է ներկայացնել հետևյալ կերպ՝

• Ընթացիկ գեներատորի հաճախականության միջակայքը 16-ից 30 կՀց է:
• Դակիչի կամ նրա աշխատանքային գործիքի տատանումների ամպլիտուդը՝ գործողության սկզբում ստորին սպեկտրը 2-ից 10 մկմ է, իսկ վերին մակարդակը կարող է հասնել 60 միկրոն:
• Հղկող ցեխի հագեցվածությունը՝ 20-ից 100 հազ.հատիկներ 1 սմ խորանարդի համար։
• Հղկող տարրերի տրամագիծը՝ 50-ից մինչև 200 մկմ։

Այս պարամետրերի փոփոխությունը թույլ է տալիս ոչ միայն անհատական բարձր ճշգրտության գծային մշակում, այլև բարդ ակոսների և կտրվածքների ճշգրիտ ձևավորում: Բարդ երկրաչափությունների հետ աշխատանքը շատ առումներով հնարավոր է դարձել դակիչների բնութագրերի կատարելության շնորհիվ, ինչը կարող է ազդել բարակ վերնաշենքով տարբեր մոդելների հղկող կազմի վրա:

Հեռացում RCD-ով

Այս գործողությունը հիմնված է ակուստիկ դաշտի կավիտացիայի և էրոզիվ ակտիվության բարձրացման վրա, երբ 1 մկմ չափով չափազանց փոքր մասնիկներ են ներմուծվում հղկող հոսքի մեջ: Այս չափը համեմատելի է հարվածային ձայնային ալիքի ազդեցության շառավիղի հետ, ինչը հնարավորություն է տալիս ոչնչացնել փորվածքների թույլ տարածքները: Աշխատանքային գործընթացը կազմակերպվում է հատուկ հեղուկ միջավայրում՝ գլիցերինի խառնուրդով։ Որպես տարա օգտագործվում է նաև հատուկ սարքավորում՝ ֆիտոմիքսեր, որի բաժակի մեջ կան կշռված հղկող նյութեր և աշխատանքային մաս։ Հենց որ ակուստիկ ալիք է կիրառվում աշխատանքային միջավայրի վրա, սկսվում է հղկող մասնիկների պատահական շարժումը, որոնք գործում են աշխատանքային մասի մակերեսի վրա: Սիլիցիումի կարբիդի և էլեկտրակորունդի նուրբ հատիկները ջրի և գլիցերինի խառնուրդում ապահովում են մինչև 0,1 մմ չափսերի արդյունավետ մաքրում: Այսինքն, ուլտրաձայնային բուժումը ապահովում է միկրոդեֆեկտների ճշգրիտ և բարձր ճշգրտության հեռացում, որոնք կարող են մնալ նույնիսկ ավանդական մեխանիկական մանրացումից հետո: Եթե մենք խոսում ենք խոշոր փորվածքների մասին, ապա իմաստ ունի բարձրացնել գործընթացի ինտենսիվությունը՝ տարայի մեջ քիմիական տարրեր ավելացնելով։ինչպես կապույտ վիտրիոլ։

Մաքրող մասեր RCD-ով

Աշխատանքային մետաղական ծածկույթների մակերեսների վրա կարող են լինել տարբեր տեսակի ծածկույթներ և կեղտեր, որոնք այս կամ այն պատճառով չի թույլատրվում հեռացնել ավանդական հղկող մաքրման միջոցով: Այս դեպքում կիրառվում է նաև հեղուկ միջավայրում կավիտացիոն ուլտրաձայնային մշակման տեխնոլոգիան, սակայն նախորդ մեթոդից մի շարք տարբերություններով՝

• Հաճախականությունների տիրույթը տատանվում է 18-ից մինչև 35 կՀց:
• Օրգանական լուծիչներ, ինչպիսիք են ֆրեոնը և էթիլային սպիրտը, օգտագործվում են որպես հեղուկ միջավայր:
• Կավիտացիայի կայուն պրոցեսը և մշակման մասի հուսալի ամրագրումը պահպանելու համար անհրաժեշտ է սահմանել ֆիտոմիքսերի աշխատանքի ռեզոնանսային ռեժիմը, հեղուկ սյունը, որում կհամապատասխանի ուլտրաձայնային ալիքի երկարության կեսին:

Ադամանդի հորատում ուլտրաձայնի միջոցով

Մեթոդը ներառում է պտտվող ադամանդե գործիքի օգտագործումը, որը պայմանավորված է ուլտրաձայնային թրթռումներով: Բուժման գործընթացի էներգիայի ծախսերը գերազանցում են մեխանիկական գործողության ավանդական մեթոդներով պահանջվող ռեսուրսների ծավալը՝ հասնելով 2000 Ջ/մմ3: Այս հզորությունը թույլ է տալիս հորատել մինչև 25 մմ տրամագծով 0,5 մմ/րոպե արագությամբ: Նաև հորատման միջոցով նյութերի ուլտրաձայնային մշակումը պահանջում է հովացուցիչ նյութի օգտագործում մեծ ծավալներով մինչև 5 լ/րոպե: Հեղուկի հոսքերը նաև մաքրում են նուրբ փոշին գործիքի և մշակման մասի մակերեսներից,ձևավորվել է հղկող նյութի ոչնչացման ժամանակ։

RCD-ի կատարողականի վերահսկում

Տեխնոլոգիական գործընթացը գտնվում է օպերատորի հսկողության ներքո, որը վերահսկում է գործող թրթռումների պարամետրերը։ Մասնավորապես, դա վերաբերում է տատանումների ամպլիտուդին, ձայնի արագությանը, ինչպես նաև ընթացիկ մատակարարման ինտենսիվությանը: Այս տվյալների օգնությամբ ապահովվում է աշխատանքային միջավայրի վերահսկումը և հղկող նյութի ազդեցությունը աշխատանքային մասի վրա։ Այս հատկությունը հատկապես կարևոր է գործիքների ուլտրաձայնային մշակման ժամանակ, երբ մեկ տեխնոլոգիական գործընթացում կարող են օգտագործվել սարքավորումների շահագործման մի քանի եղանակներ: Վերահսկողության առավել առաջադեմ մեթոդները ներառում են մշակման պարամետրերի փոփոխման ավտոմատ միջոցների մասնակցությունը՝ հիմնված սենսորների ընթերցումների վրա, որոնք գրանցում են արտադրանքի պարամետրերը:

Ուլտրաձայնային տեխնոլոգիայի առավելությունները

RCD տեխնոլոգիայի օգտագործումը տալիս է մի շարք առավելություններ, որոնք դրսևորվում են տարբեր աստիճաններով՝ կախված դրա իրականացման կոնկրետ եղանակից.

• Մեքենաների մշակման գործընթացի արտադրողականությունը մի քանի անգամ ավելանում է:
• Ուլտրաձայնային գործիքների մաշվածությունը կրճատվում է 8-10 անգամ՝ համեմատած սովորական մշակման մեթոդների հետ։
• Հորատման ժամանակ մշակման պարամետրերը մեծանում են խորությամբ և տրամագծով։
• Բարձրացնում է մեխանիկական գործողության ճշգրտությունը։

Տեխնոլոգիաների թերություններ

Այս մեթոդի լայն կիրառմանը դեռևս խոչընդոտում են մի շարք թերություններ։ Դրանք հիմնականում կապված են կազմակերպության տեխնոլոգիական բարդության հետ։գործընթաց։ Բացի այդ, մասերի ուլտրաձայնային մշակումը պահանջում է լրացուցիչ գործողություններ, ներառյալ հղկող նյութի առաքումը աշխատանքային տարածք և ջրային հովացման սարքավորումների միացում: Այս գործոնները կարող են նաև բարձրացնել աշխատանքի արժեքը: Արդյունաբերական գործընթացները սպասարկելիս ավելանում են նաև էներգիայի ծախսերը։ Լրացուցիչ ռեսուրսներ են պահանջվում ոչ միայն հիմնական ստորաբաժանումների գործառույթն ապահովելու, այլ նաև էլեկտրական ազդանշաններ փոխանցող պաշտպանական համակարգերի և ընթացիկ կոլեկտորների շահագործման համար:

Եզրակացություն

Ուլտրաձայնային հղկող տեխնոլոգիայի ներդրումը մետաղամշակման գործընթացներում պայմանավորված էր կտրման, հորատման, պտտման և այլնի ավանդական մեթոդների կիրառման սահմանափակումներով: Ի տարբերություն սովորական խառատահաստոցի, ուլտրաձայնային մետաղագործությունն ի վիճակի է արդյունավետորեն հաղթահարել բարձր կարծրություն ունեցող նյութերը:. Այս տեխնոլոգիայի կիրառումը հնարավորություն է տվել մեքենայական գործողություններ կատարել կարծրացած պողպատի, տիտանի-կարբիդային համաձուլվածքների, վոլֆրամ պարունակող արտադրանքի և այլնի վրա: տարածք։ Սակայն, ինչպես դա տեղի է ունենում այլ նորարարական տեխնոլոգիաների դեպքում, ինչպիսիք են պլազմայի կտրումը, լազերային և ջրային ռեակտիվ մշակումը, դեռևս կան տնտեսական և կազմակերպչական խնդիրներ մետաղի մշակման նման մեթոդների կիրառման ժամանակ: