文档介绍：金属工艺学论文
简述超声加工技术
周鼎
材料科学与工程学院,1309101,1130910125
摘要:超声加工不仅能加工硬质合金、淬火刚等脆硬金属材料,而且更适合于加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等
不导电的非金属脆硬材料,同时还可以用来清洗、焊接和探伤等。本文简述了超声加工技术发展、应用特点和应用分类,介绍了超声加工用某些新型超声振动系统及其应用,概述了超声加工应用中的基础研究、设备研制和应用研究的情况,指出了超声加工技术的发展前景。
关键词:超声加工;超声复合加工;振动系统;应用;发展;
超声波随着技术的发展越来越为人们所应用,他通过自身的一些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。超声加工在几十年里的到了迅猛发展,尤其是在难加工材料领域解决了很多关键的工艺问题,取得了良好的效果。难加工材料促进了超声加工技术的发展,从而进一步促进了新材料的发展,可以预测,超声加工技术的应用将会越来越广泛。
“超声波”这个名词术语,用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一种振动波,通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。超声波的上限频率范围主要是取决于发生器,实际用的最高频率的界限,是在5000MHz的范围以内。在不同介质中的波长范围非常广阔,例如在固体介质中传播,频
率为25kHz的波长约为200mm;。
超声加工(USM-Ultrasonic Machining)有时也称超声波加工。它是利用超声振动的工具,带动工件和工具间的磨料悬浮液,冲击和抛磨工件的被加工部位,使其局部材料被蚀除而成粉末,以进行穿孔、切割和研磨等,以及利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。它不仅能加工硬质合金和淬火钢等硬脆金属材料,而且更适合于加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属硬脆材料,同时还可以用于清洗、焊接和探伤等。
超声加工的应用可以追溯到上世纪上半叶,,利用强烈的超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔,但当时并未应用在工业上。1951年,。50年代中期,日本、苏联将超声加工与电加
工(如电火花加工和电解加工等)、切削加工(如磨削和车削等)结合起来,开辟了复合加工的领域。这种复合加工的方法能改善电加工或金属切削加工的条件,提高加工效率和质量。1964年,英国又提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工的方法,克服了一般超声加工深孔时加工速度低和精度差的缺点。
超声加工在几十年里的到了迅猛发展,尤其是在难加工材料领域解决了很多关键的工艺问题,取得了良好的效果。难加工材料促进了超声加工技术的发展,从而进一步促进了新材料的发展,可以预测,超声加工技术的应用将会越来越广泛。
超声加工实际是一种变相的机械加工,其工作原理是工具作超声频振动,工具冲击磨粒,而使被加工工件的材料受到破坏。由超声发生器产生的高频电振荡(频率一般为16~25千赫,焊接频率可更高)施加于超声换能器上,将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅(双振幅为20~80微米),并驱动以一定静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件,使加工区的工件材料粉碎