Báo Cáo - Kỹ Thuật Chế Tạo Máy - Đề Tài - Công Nghệ Gia Công Bằng Siêu Âm (Ultrasonic Machining)

BÁO CÁO CÔNG NGHỆ GIA CÔNG
BẰNG SIÊU ÂM
(ULTRASONIC MACHINING)


1. Giới thiệu gia cơng siêu âm
• Gia cơng siêu âm còn gọi
ultrasonicmachining (USM)
• Gia cơng siêu âm là một
phương tiện cơ học phi truyền
thống của loại bỏ vật liệu
thống nhất q trình
• Nó được áp dụng cho cả dẫn
điện và vật liệu khơng dẫn
điện.
• Đặc biệt phù hợp với rất khó
khăn và hoặc vật liệu giòn như
than chì, thủy tinh, cacbua và


• Nó là một vật liệu cơ khí
q trình loại bỏ, được sử
dụng để vật liệu ăn mòn ở
dạng lỗ tốt và sâu răng
cứng hoặc phơi giịn.
• Nó sử dụng các cơng cụ
hình thành, rung động tần
số cao và bùn phù hợp
pha trộn.
• Phạm vi siêu âm là có
thể với sự trợ giúp của áp

điện nguyên vật liệu.
• Tần số> 20.000 Hz.


2. NGUN LÍ GIA CƠNG
• Chủ yếu dựa vào tán sắc của siêu âm.
• Với bản chất là dựa vào năng lượng va đập đồng thời của các hạt mài
với tần số va đập cao để bóc tách kim loại.
• Q trình được thực hiện bởi một
cơng cụ cắt, dao động tại tần số cao,
thường là 20 -40 kHz, trong bùn mài
mịn.
• Cơng cụ dần dần được cung cấp với
một lực lượng thống nhất.
• Cao đáp ứng nhanh cơng cụ điều
khiển các hạt mài mòn trên một
khoảng cách nhỏ so với phơi.
• Tác động của mài mịn là năng
lượng chịu trách nhiệm chính để loại
bỏ vật liệu trong mẫu các hạt mài
mịn nhỏ mang đi bởi sự mài mịn
bùn.
• Hình dạng của công cụ tương ứng


CƠ CHẾ LOẠI BỎ VẬT LIỆU
• Xảy ra khi các hạt mài mịn, lơ lửng trong bùn giữa cơng cụ và
phôi, bị tấn công bởi hướng xuống của công cụ rung.
• Tác động đẩy các hạt qua khe hở, đập chúng vào bề mặt của
cả hai công cụ và phôi. Sự sụp đổ của bọt khí xâm thực trong

mài mịn đình chỉ kết quả trong áp lực địa phương rất cao.
• Dưới tác động của sóng xung kích liên quan đến các hạt mài
mòn, microcracks được tạo ra tại giao diện của phơi - gãy
giịn.
• Gãy giịn dẫn đến sứt mẻ các hạt từ phôi.


CẤU TẠO CỦA MÁY


1. Đầu dị
• Đầu dị áp điện sử dụng các tinh thể như thạch
anh kích thước thay đổi khi phải chịu các trường
tĩnh điện.
• Điện tích tỉ lệ thuận với điện áp đặt vào.
• Để có được dao động biên độ cao, chiều dài của
tinh thể phải được khớp với tần số của máy phát tạo
ra điều kiện cộng hưởng.


2. Chất mài mịn
•
•
-

Chất mài mịn
loại mài mịn phổ biến
Boron carbide (B4C) nói chung, nhưng đắt tiền
Thủy tinh cacbua silic (SiC), gecmani, gốm sứ
Corundum (Al2O3))

Kim cương (được sử dụng cho hồng ngọc, v.v.)
Boron silicon-carbide (mài mòn hơn 10% so với
B4C)
Chất lỏng
Nước phổ biến nhất
Benzen - Glycerol –
Dầu
Độ nhớt cao làm giảm MRR


3. Giá đỡ dụng cụ / Đầu âm thanh
• Hình dạng của giá đỡ dụng cụ là hình trụ hoặc hình
nón hoặc được sửa đổi hình nón giúp phóng đại các
dao động của đầu dao.
• Chức năng của nó là tăng biên độ rung của công cụ
và để khớp các máy rung để tải âm thanh. Do đó, nó
phải được xây dựng của một vật liệu có tính chất âm
tốt và có khả năng chịu lực cao đến mỏi nứt.
• Monel và titan có đặc tính âm học tốt và thường
được sử dụng cùng với thép không gỉ, rẻ hơn


4. Cơng cụ
• Vật liệu dụng cụ phải dẻo dai và dễ uốn. Thép
carbon thấp và thép không gỉ cho hiệu suất tốt.
• Dụng cụ thường dài 25 mm; kích thước của nó
bằng với kích thước lỗ trừ gấp đơi kích thước của
vật liệu mài mịn.
• Khối lượng dụng cụ tối thiểu có thể để nó khơng
hấp thụ năng lượng siêu âm.

• Điều quan trọng là phải nhận ra rằng các hoạt
động hồn thiện hoặc đánh bóng trên các cơng
cụ đơi khi cần thiết bởi vì bề mặt của chúng sẽ
được sao chép trong phơi.
• Cơng cụ và dụng cụ thường được gắn bằng
cách hàn bạc.


4.THÔNG SỐ LÀM VIỆC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
C

Biên độ dao động (a) - 15- 50 um.
Tần số rung (f) -19-25kHz
Lực tác dụng (F)
Áp suất (p)
Kích thước mài mịn-15-150um
Vùng tiếp xúc của dụng cụ - A
Nồng độ khối lượng mài mòn trong bùn -


5. ỨNG DỤNG
Nó chủ yếu được sử dụng cho
(1) khoan

(2) mài,
(3) Hồ sơ
(4) đúc
(5) đâm chết
(6) hoạt động hàn trên tất cả các vật liệu có thể
được xử lý phù hợp bằng vật liệu mài mòn.
(7) Được sử dụng để gia cơng các hợp kim kim loại
cứng và giịn, chất bán dẫn, thủy tinh, gốm sứ,
cacbua, vv
(8) Được sử dụng để gia cơng các lỗ trịn, vng, lỗ
hình khơng đều và ấn tượng bề mặt.


6.ƯU ĐIỂM
• Gia cơng bất kỳ vật liệu nào bất kể độ dẫn của
chúng
• USM áp dụng cho gia cơng bán dẫn như silicon, v.v.
• USM phù hợp với vật liệu giịn chính xác.
• USM khơng sản xuất điện, nhiệt, hóa chất bề mặt
bất thường.
• Có thể khoan lỗ trịn hoặc khơng trịn trong rất
cứng ngun vật liệu
• Ít căng thẳng hơn vì các đặc tính khơng nhiệt của
nó


7. NHƯỢC ĐIỂM
• USM có tỷ lệ loại bỏ vật liệu thấp. (3-15mm3 /
phút)
• Cơng cụ mịn nhanh trong USM.

• Khu vực gia công và độ sâu là hạn chế trong USM.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
 https://
www.slideshare.net/NguyenLuong13/abrasive-water
jet-cutting-75036738?next_slideshow=1
 https://
www.slideshare.net/TRohithkumar/ultrasonic-machi
ning-72691480
 https://
www.slideshare.net/mohit99033/ultrasonic-machini
 ng-58178834
/> />AR1fgix29lthlgR-DtUX9qO0QO88JBFAVMhauCmXp-XxGg
g_reNcpFyUDlQ


THANK YOU