Bạn đã nghe nói về gia công siêu âm? Còn được gọi là gia công rung siêu âm, đó là một quá trình sản xuất được sử dụng để loại bỏ vật liệu khỏi phôi thông qua việc sử dụng các rung động tần số cao kết hợp với các hạt.
Một công cụ siêu âm về cơ bản tạo ra nhiều rung động nhỏ, theo thời gian, loại bỏ vật liệu khỏi phôi mà nó được sử dụng. Để tìm hiểu thêm về gia công siêu âm và cách thức hoạt động của nó, hãy tiếp tục đọc.
Gia Công Siêu Âm Là Gì?
Gia công siêu âm là một quá trình sản xuất loại bỏ vật liệu khỏi bề mặt của một bộ phận thông qua các dao động tần số cao, biên độ thấp của một công cụ tác động lên bề mặt vật liệu khi có các hạt mài mịn. Dao di chuyển theo phương thẳng đứng hoặc trực giao với bề mặt của chi tiết với biên độ từ 0,05 đến 0,125 mm (0,002 đến 0,005 in.).
Các hạt mài mịn được trộn với nước để tạo thành một dạng bùn được phân bố trên các bộ phận và đầu của dụng cụ. Kích thước hạt điển hình của vật liệu mài mòn nằm trong khoảng từ 100 đến 1000, trong đó các hạt nhỏ hơn (số hạt cao hơn) tạo ra bề mặt mịn hơn.
Gia công rung siêu âm thường được sử dụng trên vật liệu giòn cũng như vật liệu có độ cứng cao do cơ học nứt vi mô.
Với gia công bằng sóng siêu âm, một công cụ tạo ra rung động chiếu các hạt có kích thước siêu nhỏ về phía phôi. Các hạt thường được trộn với nước hoặc các chất lỏng khác để tạo ra một loại bùn.
Khi công cụ siêu âm được kích hoạt, nó sẽ chiếu các hạt này với tốc độ nhanh về phía bề mặt của phôi. Bản chất mài mòn của các hạt giúp mài mòn vật liệu khỏi bề mặt của phôi.
Quá Trình Gia Công Siêu Âm
Dụng cụ có trong máy để cắt vật liệu được làm từ vật liệu mềm so với phôi. Công cụ này thường được làm từ các vật liệu như thép mềm và niken. Khi dụng cụ rung, bùn mài mòn (chất lỏng) được thêm vào có chứa các hạt và hạt mài mòn.
Bùn mài mòn được thêm vào cho đến khi các phôi tương tác với các hạt. Do các phần tử chất lỏng được thêm vào, tính giòn gia công của phôi mài mòn bề mặt, đồng thời dao biến dạng dần dần.
Nguyên Lý Làm Việc Của Gia Công Siêu Âm
Thời gian sử dụng máy siêu âm hoàn toàn phụ thuộc vào tần số của dụng cụ rung. Nó cũng phụ thuộc vào kích thước hạt của bùn mài mòn, độ cứng và cả độ nhớt.
Các loại hạt được sử dụng trong chất lỏng mài mòn thường là cacbua bo hoặc cacbit silic vì chúng cứng hơn các loại khác. Chất mài mòn đã qua sử dụng có thể được mang đi dễ dàng nếu độ nhớt của chất lỏng bùn ít hơn.
Các Loại Gia Công Siêu Âm
1. Gia Công Rung Siêu Âm Quay
Trong gia công rung siêu âm quay (RUM), dụng cụ dao động theo phương thẳng đứng có thể quay quanh đường tâm thẳng đứng của dụng cụ. Thay vì sử dụng bùn mài mòn để loại bỏ vật liệu, bề mặt của dụng cụ được ngâm tẩm kim cương mài xuống bề mặt của bộ phận.
Máy siêu âm quay chuyên dùng để gia công gốm sứ và hợp kim tiên tiến như thủy tinh, thạch anh, gốm kết cấu, hợp kim Ti, alumin và cacbua silic. Máy siêu âm quay được sử dụng để tạo ra các lỗ sâu với độ chính xác cao.
Gia công rung siêu âm quay là một quá trình sản xuất tương đối mới vẫn đang được nghiên cứu rộng rãi. Hiện tại, các nhà nghiên cứu đang cố gắng điều chỉnh quy trình này lên cấp vi mô và cho phép máy hoạt động tương tự như máy xay xát.
2. Gia Công Rung Siêu Âm Có Hỗ Trợ Hóa Học
Trong gia công siêu âm có hỗ trợ hóa học (CUSM), chất lỏng mài mòn phản ứng hóa học được sử dụng để đảm bảo gia công tốt hơn các vật liệu thủy tinh và gốm. Sử dụng dung dịch có tính axit, chẳng hạn như axit flohydric, các đặc tính gia công như tốc độ loại bỏ vật liệu và chất lượng bề mặt có thể được cải thiện rất nhiều so với gia công siêu âm truyền thống.
Trong khi thời gian gia công và độ nhám bề mặt giảm với CUSM, đường kính biên dạng đầu vào lớn hơn một chút so với bình thường do phản ứng hóa học bổ sung của lựa chọn bùn mới. Để hạn chế mức độ nở ra này, thành phần axit trong bột đao phải được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và là sản phẩm chất lượng.
Các Ứng Dụng Của Gia Công Siêu Âm
Các ứng dụng của Gia công siêu âm là:
- Gia công các sản phẩm có hình dạng rất chính xác và phức tạp.
- Khoan các lỗ tròn có hình dạng bất kỳ.
- Nghiền các vật liệu giòn.
- Định hình các lỗ.
- Tranh điêu khắc
- Cắt lát và chuốt các vật liệu cứng.
- Gia công kính, gốm sứ.
- Gia công các loại đá khoáng chính xác, vonfram.
- Xuyên khuôn và để chia tay hoạt động.
- Điều này đủ chính xác để được sử dụng trong việc tạo ra các thành phần của hệ thống cơ điện vi mô như tấm thủy tinh có cấu trúc vi mô
- Kim cương được cắt cho các hình dạng mong muốn.
Ưu Điểm Của Gia Công Siêu Âm
Có hàng chục quy trình sản xuất khác có khả năng loại bỏ vật liệu khỏi phôi, các ứng dụng của chúng thường bị hạn chế đối với phôi được làm bằng vật liệu bền và chắc. Tuy nhiên, gia công siêu âm là duy nhất vì nó có khả năng loại bỏ vật liệu khỏi gần như tất cả các loại phôi, bao gồm cả những phôi được làm từ vật liệu cứng và giòn.
Cho dù phôi được làm bằng thủy tinh, gốm hoặc thậm chí là thạch anh, kích thước vật lý của nó có thể được thay đổi bằng cách sử dụng gia công siêu âm.
Gia công siêu âm không yêu cầu các phôi gia nhiệt. Nếu một phôi nhạy cảm với sự dao động nhiệt, nó có thể được thay đổi một cách an toàn bằng cách sử dụng quy trình gia công này. Trong quá trình gia công siêu âm, nhiệt độ của phôi sẽ được giữ nguyên. Nói cách khác, quá trình này không yêu cầu làm nóng hoặc làm mát phôi.
Hơn nữa, gia công bằng sóng siêu âm mang lại khả năng chịu đựng cao hơn so với nhiều quá trình gia công khác. Nó có khả năng sửa đổi các phôi có dung sai cao mà các quy trình gia công khác không thể thực hiện được.
Nhược Điểm Của Gia Công Siêu Âm
Mặt khác, có một vài nhược điểm của gia công siêu âm, một trong số đó là tốc độ loại bỏ vật liệu chậm hơn mức trung bình. Đây không phải là cách nhanh chóng để loại bỏ vật liệu khỏi phôi.
Ngược lại, nó chậm hơn hầu hết các quá trình gia công khác. Đối với các công ty sản xuất đang tìm kiếm quy trình sản xuất hàng loạt, gia công bằng sóng siêu âm có thể là một lựa chọn không tồi.
Ngoài tốc độ loại bỏ vật liệu chậm hơn mức trung bình, gia công siêu âm không hỗ trợ việc sử dụng các lỗ sâu. Không có gì lạ khi các công ty sản xuất khoan lỗ trên phôi trước khi cho chúng tiếp xúc với công cụ gia công siêu âm. Tuy nhiên, nếu một lỗ quá sâu, bùn sẽ không thể lấp đầy nó.
