超声波加工的应用
超声波加工技术的研究与应用
超声波加工技术的研究与应用超声波是指频率大于20 kHz的机械波,因其具有易于调节、浅表性加工等优势,近年来在加工领域得到广泛应用,成为一种重要的新兴加工技术。
本文将从超声波加工技术的原理、特点、研究现状以及应用领域四个方面进行阐述。
一、超声波加工技术的原理超声波加工技术的核心原理是利用超声波传导的机械振动引起物体的微小位移,从而实现加工目的。
超声波加工技术通常采用高频振荡器产生超声波,其能量通过声波振幅传递到加工工具,再通过工具的振动作用于被加工物体。
这种超声波传导的振动能量有强烈的破坏性,可以使材料迅速产生渐进性断裂,从而进行相应的加工。
超声波加工技术可分为振动智能控制,超声冲击波加工控制,超声波整理和超声波车削几类。
二、超声波加工技术的特点超声波加工技术具有以下特点:(1)易于调节。
由于超声波频率可随意变换,所以加工过程中易于调控,不会对材料本身造成过大的损伤。
(2)针对表面加工。
由于超声波加工的振动频率大,因此只能实现浅表性的加工,通常用于表面修整、去毛刺、去污等精细处理。
(3)高效节能。
超声波加工技术的加工效率高,同时由于其加工方式具有局部性,因此能够充分利用能量,达到高效节能的目的。
三、超声波加工技术的研究现状目前,国内外对于超声波加工技术的研究大部分集中于超声波加工的机理、材料性能变化、加工参数优化等方面。
近年来,超声波加工技术在新材料加工领域得到广泛应用,如新型金属材料、高强度焊接材料等都可以用超声波加工来进行修整、加工、处理等。
此外,超声波加工技术还在精密加工、微机械加工等领域得到广泛应用,其中最典型的应用就是超声波打孔技术,多用于石英和陶瓷等硬质材料的加工。
四、超声波加工技术的应用领域超声波加工技术具有广泛的应用领域。
其中,应用最广的无疑是超声波手术刀,已成为现代微创手术的首选器械。
同时,在汽车、航空、航天、军工等领域,超声波加工技术也得到了广泛的应用,如超声波焊接、超声波清洗、超声波测厚等。
超声波技术在材料加工中的应用前景
超声波技术在材料加工中的应用前景随着科技的不断发展,材料加工技术也在不断地创新和改进。
近年来,超声波技术在材料加工中的应用越来越受到人们的重视。
超声波技术是利用高频声波振动控制材料的性质和变形,从而实现对材料加工的精细控制,具有很多优点。
本篇文章将探讨超声波技术在材料加工中的应用前景。
一、超声波在金属加工中的应用1、超声波疲劳试验超声波疲劳试验是一种非常有效的金属疲劳试验方法,可以在实验室环境下模拟金属工件在使用过程中的反复载荷。
超声波的振动频率高达20kHz以上,可以有效地模拟金属工件在使用时的振动状况,再通过对材料的疲劳裂纹扫描和分析,得出材料的疲劳性能。
2、金属复合材料加工金属复合材料是一种高强度、高韧性的材料,由于其材料结构复杂,在加工过程中常常会出现微小裂纹,从而对材料的强度和韧性产生影响。
超声波技术可以通过对金属复合材料表面进行超声波脉冲处理,有效地修复材料表面的裂纹,提高材料的强度和韧性。
3、金属焊接过程控制在金属焊接过程中,超声波技术可以通过反馈控制系统,对焊接热量和焊接压力进行实时控制,从而达到更加精细的焊接效果。
此外,超声波振动可以改善焊接过程中的流体动力性能,使热量分布更加均匀,从而提高焊接质量和效率。
二、超声波在塑料加工中的应用1、塑料微模具加工超声波技术可以通过超声波振动切割,将塑料微模具中细小的结构进行加工,从而制造出高精度的塑料微件。
此外,塑料微模具加工中,超声波技术还可以通过塑料熔融挤压机构来加速塑料的冷却过程,降低塑料制品的生产成本。
2、塑料焊接过程控制在塑料焊接过程中,超声波技术可以通过实时反馈数据,对焊接过程进行自动控制,从而提高焊接质量和效率。
此外,超声波振动可以改善塑料在焊接过程中的流体动力性能,让焊接热量分布更加均匀,从而降低塑料焊接过程中的变形和破裂风险。
三、超声波在其他材料加工中的应用1、超声波斩石超声波斩石是一种利用超声波振动切割石材的技术,可以用于制作大理石和花岗岩等高端材料的雕刻。
超声加工的原理及应用
超声加工的原理及应用1. 超声加工的原理超声加工是一种利用超声波在材料表面产生机械振动,以实现加工的一种技术。
其原理主要有以下几个方面:1.1 超声波的产生超声波是指频率在20kHz以上的声波。
在超声加工中,超声波的产生通常使用压电效应。
通过施加电压和施加压力,将压电晶体引起固有的振动,产生超声波。
1.2 超声波的传播在超声加工中,超声波通过声导波器(传感器)传播到材料表面。
通过声导波器的设计,将电能转化为机械能,将超声波能量传导到材料表面。
1.3 超声波的作用超声波作用在材料表面时,会引起材料表面的微小振动。
这种微小振动可以通过摩擦、压力等方式,产生加工作用力。
超声波的作用力可以使材料表面发生塑性变形、磨削、清洁等加工效果。
1.4 超声波的效应超声加工的效应主要有以下几个方面:•磨削效应:超声波振动可以改变材料表面的摩擦性质,从而实现磨削效果。
超声波磨削可以去除材料表面的氧化层、氧化物、污垢等。
•加工效应:由于超声波的振动作用力,可以改变材料的物理性质,如硬度、强度等。
超声波加工可以提高材料表面的光洁度、增加颗粒的尺寸、改变材料的晶体结构等。
•清洁效应:超声波振动可以产生高频的压力变化,使附着在材料表面的污垢、颗粒等杂质受到冲击,从而实现清洁效果。
2. 超声加工的应用超声加工技术在各个领域都有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用领域:2.1 金属加工在金属加工中,超声加工可以用来改善工件的表面质量。
通过超声波振动的作用,可以去除材料表面的氧化层、氧化物等污染物,提高材料的光洁度、光泽度。
2.2 玻璃加工在玻璃加工中,超声加工可以用来实现玻璃边缘的光滑和加工。
通过超声波的磨削和加工效应,可以去除玻璃边缘的毛刺、划痕等缺陷,提高玻璃的边缘质量。
2.3 橡胶加工在橡胶加工中,超声加工可以用来改善橡胶制品的表面质量。
通过超声波的振动作用,可以去除橡胶制品表面的气泡、毛刺、污垢等缺陷,提高橡胶制品的质量和性能。
超声波技术在机械加工中的应用研究
超声波技术在机械加工中的应用研究引言机械加工领域一直以来都是工业发展的重要组成部分。
随着科技的不断进步,各种新技术应运而生,其中超声波技术作为一种创新型的加工方法,逐渐受到了研究者们的关注。
本文将探讨超声波技术在机械加工领域中的应用以及其对加工效率和质量的影响。
超声波技术的原理超声波指的是大于人类能听到的20千赫(kHz)频率的声波。
超声波技术利用超声波在介质中传播时的物理效应,实现对物体的加工、清洗、焊接等作用。
超声波具有高频、高能、高效的特点,可用于加工和处理利用传统方法难以实现的材料和工艺。
超声波在机械加工中的应用1. 振动加工超声波振动加工是超声波技术中的一项重要应用。
通过将超声波的机械振动传导至刀具上,可以提高刀具的切削性能和加工精度。
超声波振动加工可用于薄壁零件的薄切削加工、坚硬材料的高速切削加工等。
研究表明,超声波振动加工可以显著降低加工力和磨损,提高表面质量。
2. 清洗技术超声波清洗技术是超声波技术的另一项常见应用。
超声波在液体中产生的高频振动可以有效地使污垢与物体表面分离,从而实现高效的清洗效果。
在机械加工中,超声波清洗技术可用于清洗零件表面的油污、金属屑等杂质,使加工过程更为干净、快捷。
3. 精密焊接超声波焊接是超声波技术在机械加工中的另一项应用领域。
通过超声波的高频振动和热作用,可以将材料接触表面的分子间距离减小,使其发生塑性变形,从而实现焊接目的。
超声波焊接主要应用于精密仪器、电子元器件等领域,能够实现高强度、高效率的焊接效果。
超声波技术对机械加工的影响1. 提高加工效率超声波技术在机械加工中的应用可以提高加工效率。
例如,在超声波振动加工中,由于超声波的振动作用,切削力可以减小,切削速度可以增加,从而有效提高了加工效率。
此外,超声波清洗技术的应用也可以实现零件表面的快速清洗,减少了加工中的停留时间,进一步提高了加工效率。
2. 提高加工质量超声波技术的应用还可以提高加工质量。
超声波在精密加工中的应用研究
超声波在精密加工中的应用研究超声波技术是一种在材料加工过程中非常重要的工艺技术,它可以增强处理效果,优化工件质量,缩短加工周期,降低能源消耗。
近年来,随着科学技术的进步和工业化生产的不断发展,超声波技术在精密加工领域发挥的作用越来越大。
本文将探讨超声波在精密加工中的应用研究。
一、超声波在金属加工中的应用1. 拉伸加工中的应用超声波在拉伸加工中的应用较为普遍,它可以使金属材料在最小的变形条件下达到极限变形程度。
超声波是基于共振原理,在振幅足够大时,其作用力可以远远超过传统的拉伸加工。
目前,超声波拉伸加工已广泛应用于锻造、压铸、拉伸等金属加工领域。
2. 表面处理中的应用超声波在金属表面处理中的应用主要包括超声波磨料、超声波打磨、超声波除锈等。
这些处理方式可以使金属表面更加平滑,减少金属表面的缺陷,提高金属表面的质量和稳定性。
3. 金属切削加工中的应用超声波在金属切削加工中的应用与其他技术相比具有独特的优势,它可以提高加工质量,缩短加工周期,降低加工成本等。
目前,超声波在金属切削领域已得到广泛应用,如超声波加工中心、超声波切割机、超声波皮带磨削机等。
二、超声波在非金属加工中的应用除了在金属加工中广泛应用之外,超声波技术在非金属加工领域中也发挥了不同的作用。
1. 塑料加工中的应用超声波技术在塑料加工领域中具有广泛的应用前景,主要包括超声波焊接、超声波水处理和超声波清洗等。
这些应用可以提高产品的品质和稳定性,同时缩短生产周期。
2. 陶瓷加工中的应用超声波在陶瓷加工中的应用主要包括超声波破碎、超声波磨料和超声波鼓磨等。
这些应用可以提高陶瓷工件的质量和精度,同时降低加工难度和成本。
三、超声波在医疗领域中的应用除了在工业领域中应用之外,超声波技术在医疗领域中也具有广泛的应用。
超声波在医疗领域中的优点在于非侵入性、无放射性、低成本和可重复使用等方面。
目前,超声波医疗设备已非常普及,主要包括超声波诊断仪、超声波手术机和超声波治疗仪等。
超声波加工技术在制造业中的应用及发展
超声波加工技术在制造业中的应用及发展超声波加工技术是一种利用超声波对物质进行机械加工、分解、焊接、切割等加工的技术。
它是一种非接触式的加工方式,具有精度高、能耗低、对周围环境污染少等优点,在现代制造业中得到了广泛的应用。
本文将从加工原理、加工方法和应用领域三个方面对超声波加工技术在制造业中的应用及发展进行介绍和分析。
一、加工原理超声波加工技术利用超声波在物质中传播的特性进行加工。
超声波是指频率高于20kHz的机械波,其较高的频率和短波长使得其穿透物质时能够对物质产生微小的振动和摩擦,从而引起物质的变形或者分解,实现加工的目的。
在超声波加工中,超声波通过换能器(transducer)转化成为机械振动,振动的幅度通常为微米级别,而频率通常在20kHz以上。
这种高频机械振动将加工部件(如工具或者刀具)的摩擦系数和压力增加了几倍以上,从而达到了超声波加工的目的。
二、加工方法1. 超声波冲击加工超声波冲击加工利用机械冲击和高频超声波的相互作用,将超声波的能量转化成冲击能量,实现对金属、陶瓷、石材等硬脆材料的加工。
冲击加工具通常是锥形、球形或者螺旋形的,通过超声波的震动驱动,加工部分会发生爆炸性的形变和裂纹,从而实现加工的目的。
超声波冲击加工的优点是能够进行精细加工,但加工速度较慢,只适用于小加工量的生产。
2. 超声波切割加工超声波切割加工是利用超声波在物质中产生的高频振动,通过对切割工具施加高频振动,实现对材料的切割。
切割工具通常是金属薄板、金属丝、钻头和锯片等。
切割时,超声波的能量通过切割工具传递到材料中,使其发生振动和变形,从而实现切割的目的。
超声波切割加工的优点是能够进行高速切割,不会产生粉尘和机床磨损,但是对材料有一定的厚度限制。
3. 超声波焊接超声波焊接是利用超声波在物质中产生的高频振动,通过对金属表面施加振动,从而实现金属的焊接。
焊接时,将金属部分挤压在一起,在部件接触面上施加高频振动,使金属表面微观颗粒之间不断摩擦和碰撞,达到焊接的目的。
超声加工技术的应用现状及其发展趋势
超声加工技术是一种利用高频声波振动来进行加工和处理材料的技术。
它在多个领域有广泛的应用,其应用现状和发展趋势如下:应用现状:食品工业:超声波在食品工业中用于食品分散、混合、杀菌和提取。
它有助于改善食品质量、延长保质期和提高生产效率。
医疗领域:超声波在医疗成像、药物输送、封闭伤口、清洁器械等方面有广泛应用。
例如,超声波成像用于超声检查和产前检查。
材料加工:超声波可用于金属焊接、塑料焊接、切割、清洗、打磨和去除杂质。
它在制造业中用于提高产品质量和生产效率。
化学工业:超声波可用于化学反应的促进、分散、乳化和催化。
它在合成化学和制药工业中具有潜力。
环保技术:超声波可用于废水处理、污泥处理和空气净化。
它有助于减少环境污染和资源浪费。
发展趋势:创新应用:超声加工技术的创新应用不断涌现,如超声制造、纳米材料合成、超声流变学等。
这些新应用有望扩大超声技术的领域。
自动化和智能化:超声加工设备逐渐实现自动化和智能化,包括自动控制、远程监控和数据分析。
这将提高生产效率和生产质量。
环保和节能:超声加工技术有望成为更环保和节能的加工方法。
它可以减少化学物质的使用、减少废物产生和降低能源消耗。
多模态集成:超声加工技术与其他加工技术的多模态集成将成为趋势,以满足复杂加工需求。
高效材料加工:超声加工技术将更多地用于高效的材料加工,如超声切割、精密焊接和制造微细结构。
国际合作:超声加工技术的研究和应用将在国际合作和跨学科研究方面取得更大突破。
总的来说,超声加工技术在各个领域都有潜力,其发展将受益于创新应用、自动化、环保和国际合作。
随着科技的进步,超声加工技术将不断拓展其应用范围,提高效率,降低成本,并在各个领域发挥更大的作用。
超声波加工机床在精密机械加工中的应用研究
超声波加工机床在精密机械加工中的应用研究超声波加工机床是一种利用高频振动将声波能量转化为机械能的专用设备。
它在精密机械加工领域具有广泛的应用,可以用于加工各种材料,如金属、陶瓷、塑料等。
本文将对超声波加工机床在精密机械加工中的应用进行深入研究,并探讨其优势和发展前景。
一、超声波加工机床的基本原理超声波加工机床利用高频振动的原理进行加工,其基本原理可以概括为以下几点:1.1 超声波传导:超声波在材料中的传导速度较高,使得能量传递到工件表面时能够迅速产生切削效果。
1.2 液体介质:超声波加工通常是在液体介质中进行的,液体可有效传导声波,减少工件表面的摩擦和磨损。
1.3 脉冲能量:超声波加工机床通常以脉冲形式输出能量,利用脉冲能量的瞬时冲击力来实现加工效果。
二、超声波加工机床在精密机械加工中的应用领域2.1 集成电路加工:超声波加工机床可以用于集成电路的微细加工,例如微孔加工、蚀刻、刻蚀等。
2.2 珠宝首饰加工:超声波加工机床在珠宝首饰加工中具有较大的优势,可以用于切割、打磨、雕刻等工艺。
2.3 高硬度材料加工:超声波加工机床可以用于高硬度材料的切削和表面处理,如金刚石、硬质合金等。
2.4 医疗器械加工:超声波加工机床可以用于医疗器械的加工和组装,保证产品的精度和质量。
三、超声波加工机床的优势超声波加工机床相比传统机床在精密机械加工中具有以下几个优势:3.1 高精度:超声波加工机床可以实现精细加工和高精度加工,提高产品质量和精度。
3.2 低热影响区:超声波加工机床所产生的热影响区较小,不会对工件产生过多的热变形和残余应力。
3.3 切削力小:超声波加工机床采用脉冲形式输出能量,切削力小,不易造成刀具磨损和工件表面损伤。
3.4 特殊材料加工:超声波加工机床可以用于加工各种特殊材料,如玻璃、陶瓷等,具有广泛的适应性。
四、超声波加工机床的发展前景超声波加工机床作为一种高效、高精度的加工设备,在精密机械加工领域有着广阔的应用前景。
简述超声波加工的特点和应用范围
简述超声波加工的特点和应用范围
超声波加工是一种利用超声波来进行物体加工和处理的技术。
这种技
术具有许多独特的特点和应用范围,下面将对其进行简要介绍。
一、特点
1. 高精度:超声波可以精确地控制物体表面的处理程度,从而实现高
精度的加工效果。
2. 高效率:超声波加工速度快、效率高,可以大大提高生产效率。
3. 低损耗:超声波可以在不损坏物体表面的情况下进行处理,因此不
会造成物体的损耗,保持物体完整性。
4. 处理范围广泛:超声波可以用于处理各种材料,如金属、陶瓷、塑料、纸张等。
5. 节能环保:超声波加工不需要使用化学物质或其他有害物质,可以
减少环境污染,因此具有良好的节能环保效果。
二、应用范围
1. 加工生产:超声波加工可用于制造各种零部件及产品的加工,如飞机、汽车、电器等产品。
2. 精密加工:超声波加工可用于精密的加工领域,例如制造电子元件、医疗器械、钟表等精密产品。
3. 清洗处理:超声波还可用于清洗处理,例如清洗机器零件、玻璃器
皿、金属零件等。
4. 软物料处理:超声波可用于软物料的加工处理,如医用棉、食品、生物学样品等。
5. 医疗领域:超声波在医疗领域的应用范围也很广泛,如超声波胶囊内镜、超声治疗、透析等。
总之,超声波加工成为现代工业生产中不可或缺的一种技术。
其应用范围广泛,能够提高生产效率、降低成本,同时还有良好的节能环保效果。
随着技术的不断发展,相信超声波加工在未来还会发挥更加重要的作用。
说明超声波加工的原理特点和应用
说明超声波加工的原理特点和应用1. 原理超声波加工是利用超声波的机械效应实现的一种加工技术。
它利用超声波振动产生的高频机械波对材料进行加工、切割、焊接等操作。
其主要原理包括以下几个方面:•应力波传导原理:超声波传导到材料中时,会产生应力波,利用这种应力波可对材料进行加工和塑性变形。
•空化效应原理:在超声波作用下,液体中的气体被振动使其变小,形成微小的气泡,随后气泡瞬间坍塌,产生高能量的冲击波,从而实现加工的目的。
•热效应原理:超声波振动使材料内部分子迅速变动,产生摩擦产热,通过这种热效应可实现焊接、熔化等加工操作。
2. 特点超声波加工具有以下几个特点:•非接触性:超声波加工在进行材料处理时,不需要直接接触被加工材料表面,可以通过气体、液体等传导介质来实现加工,避免了对工件的表面和形状的磨损损坏。
•精密性:超声波加工可实现小尺寸、高精度的加工操作,对于微细加工尤为适用,可以加工出细小的孔洞和复杂的形状。
•高效性:超声波加工时,能量传递效率高,加工速度快,可大大提高生产效率。
•环境友好性:超声波加工时,无需使用化学溶剂或其他有害添加剂,对环境友好。
3. 应用超声波加工在各个领域都有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:•超声波清洗:利用超声波振动在液体中产生的微小气泡的坍塌,可有效清除材料表面的油污、污垢等,应用于电子零部件、医疗器械等领域。
•超声波切割:超声波振动产生的高频机械波可实现对材料的精密切割,应用于电子元件、石材、食品等行业。
•超声波焊接:利用超声波振动产生的热效应,可实现材料的焊接、熔化等操作,应用于塑料、金属等材料的精密组装。
•超声波成型:通过超声波振动产生的应力波使材料塑性变形,可实现对材料的复杂成型,如微小零件、手机屏幕等的制造。
•超声波测厚:超声波传播速度与材料的密度与弹性模量有关,通过测量超声波传播时间和振幅变化来确定材料的厚度,应用于材料成分分析、质检等领域。
总的来说,超声波加工以其非接触性、精密性、高效性和环境友好性等特点,在多个领域得到了广泛应用和发展。
超声波加工的基本原理特点和应用范围
超声波加工的基本原理特点和应用范围一、超声波加工的基本原理超声波是指频率高于20kHz的机械波,其传播方式和普通机械波相同,但具有更高的频率和更小的波长。
超声波加工是利用超声波在材料中产生的高强度振动和微小的剪切力来实现加工目的。
1. 超声波振动原理超声波在介质中传播时,会引起介质分子围绕其平衡位置做往返运动,形成纵向振动和横向振动。
其中纵向振动是主要的,也是超声波加工中利用最多的一种振动。
2. 超声波剪切力原理当超声波传递到介质表面时,由于介质表面与空气之间存在较大的阻抗差异,会产生反射和折射。
反射部分会形成驻波,在驻波节点处产生高强度剪切力。
这种剪切力可以使材料表面发生微小位移,并在重复作用下逐渐磨损材料表面。
二、超声波加工的特点1. 高效性由于超声波具有高频率、小波长和高能量密度等特点,可以在短时间内完成大量加工任务,提高生产效率。
2. 精度高超声波加工过程中,由于振动频率高、振幅小,因此可以实现微小的位移和剪切,从而达到高精度的加工效果。
3. 环保性好超声波加工不需要使用化学药剂和润滑剂等化学物质,减少了对环境的污染。
4. 适用性广超声波加工可以用于各种材料的加工,包括金属、陶瓷、塑料等。
同时还可以实现多种形式的加工,如打孔、焊接、切割等。
三、超声波加工的应用范围1. 金属材料加工超声波在金属材料上的应用非常广泛。
例如,在汽车制造中,可以利用超声波焊接技术将汽车部件焊接在一起;在电子设备制造中,则可以利用超声波打孔技术制作微型元器件等。
2. 塑料材料加工超声波可以使塑料材料发生微小变形,并在重复作用下逐渐磨损材料表面,从而实现切割、打孔等加工任务。
例如,在医疗器械制造中,可以利用超声波加工技术制作微型零件。
3. 陶瓷材料加工陶瓷材料硬度高、脆性大,传统的加工方法难以实现高精度的加工效果。
而超声波加工可以在短时间内完成大量加工任务,并且不会对材料产生过多的热量和应力,因此适合用于陶瓷材料的打孔、切割等加工任务。
超声波加工技术
超声波加工技术随着科技的不断进步,越来越多的先进技术被应用到了生产制造、医疗、环境治理等各个领域。
在这些新兴技术中,超声波加工技术成为了备受关注的一种。
本文将介绍超声波加工技术的原理、应用以及未来的发展。
一、超声波加工技术的原理超声波加工技术是利用高频率的超声波在物体表面产生微弱但高强度的振动,使物体在一定的压力下发生破碎、剪切、摩擦等变形,从而实现加工的一种新型方法。
超声波波长短,频率高,振幅小,具有较强的穿透性和局部能量聚焦性,能大幅提高工件表面的加工精度和效率。
常见的超声波加工设备包括超声波喷淋机、超声波清洗机、超声波焊接机等。
二、超声波加工技术的应用1.工业领域超声波加工技术在工业领域中的应用非常广泛。
例如,在金属加工中,超声波可以帮助清除锈垢和切削剂污染,减少切削力并提高切削效率。
在塑料加工中,超声波加工技术可以帮助实现精细的焊接、成型、切割等加工过程。
在石材加工中,超声波是一种非接触加工方法,可用于切割、打孔、修复等石材雕刻加工。
2.医疗领域超声波加工技术在医疗领域也是非常有用的。
例如,在牙科护理中,超声波可以用于去除牙结石和色素沉积。
在眼科手术中,超声波是一种安全、有效的手术工具,可用于眼内手术,如白内障手术。
还有就是可以用于造影、核磁共振成像等医学诊断。
3.环境领域超声波加工技术在环境领域也有广泛的应用。
例如,可将波长调至100kHz以上的超声波作用于污水处理过程中的污泥和废水,可破坏细菌和病毒等有害微生物,同时产生剪切和打散原污泥的作用,从而降低处理成本和提高处理效率。
超声波也可用于处理废物、治理二氧化碳等环境修复方面。
三、超声波加工技术的未来随着科技不断进步,超声波加工技术也将继续得到更新、优化和完善。
目前,该技术的应用范围还有待扩大,技术解决方案和应用场景还需深度研究和商业化探索。
在未来,超声波的新兴技术将涉及到自动驾驶、人机交互、物联网和智能手机等领域。
总之,超声波加工技术将是未来最重要的科技之一,非常有前途和潜力。
超声加工的原理特点与应用
超声加工的原理特点与应用1. 简介超声加工是一种利用超声波的高频振动能量对材料进行物理、化学或机械性质改善的加工方法。
它广泛应用于各个领域,特别是在微细加工、材料表面改性和生物医学领域方面具有重要的应用价值。
2. 原理超声加工是利用超声波在介质中传播时引起的机械振动来改变材料的物理、化学性质。
其基本原理包括超声波的传播、反射、吸收和散射等过程。
3. 特点超声加工具有以下几个显著的特点:•高效率:超声波能量可以高效地传递到加工区域,使加工效率大大提高。
•非接触式加工:超声波在介质中传播,不需要直接接触材料,避免了表面损坏和污染的问题。
•可控性强:通过调整超声波的振幅、频率和加工时间等参数,可以精确控制加工效果。
•各种材料适用:超声加工适用于金属、塑料、陶瓷、玻璃等各种材料的加工和改性。
•多功能性:超声加工不仅可以进行物理、化学性质的改变,还可以实现微细加工、表面改性和生物医学领域的应用。
4. 应用领域超声加工在各个领域都有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:4.1 微细加工超声加工在微细加工领域具有重要的应用价值。
利用超声波的高频振动能量,可以实现对微小尺寸的零件进行高精度加工,如微电子器件的制造、微型机械零件的加工等。
4.2 表面改性超声加工可以通过改变材料表面的物理、化学性质来实现表面改性。
例如,可以实现表面硬化、涂层融合、表面活性物质吸附等,提高材料的表面硬度、耐磨性和附着力等性能。
4.3 生物医学领域超声加工在生物医学领域的应用也越来越广泛。
例如,可以利用超声波在体内进行无创检测和治疗,如超声造影、超声刀等,对器官和组织进行检测、诊断和治疗。
4.4 材料合成超声加工也可以用于材料的合成和改性。
通过超声波的作用,可以实现材料的分散、乳化、合成等反应,制备出具有特定性能的材料,如纳米材料、功能性材料等。
4.5 其他应用除了以上几个方面,超声加工还在食品加工、环境污染治理等方面有着广泛的应用。
超声波加工技术的发展和应用
超声波加工技术的发展和应用随着科技的不断发展,超声波加工技术也在逐步成熟,其推动了各行各业的发展。
本文将就超声波加工技术的发展和应用进行探讨。
一、超声波加工技术的发展超声波加工技术是利用超声波在材料内部产生的高频振动来实现各种加工目的的一种新型加工技术。
其在加工效率、产品质量、工作环境等方面都有许多优势。
超声波加工技术最初的应用是在陶瓷加工领域,主要是用来打磨、切割陶瓷材料。
后来,随着科技的不断进步,超声波加工技术逐渐被广泛运用到了各行各业中。
比如说,在汽车制造、电子电器制造、医药、食品加工等领域,都大量使用了超声波加工技术,以提高其生产效率和产品质量。
二、超声波加工技术的应用1、汽车制造领域中的应用超声波在汽车制造领域中的应用非常广泛。
比如,在汽车零件的制造中,超声波清洗机被广泛应用。
超声波清洗机不仅可以彻底清洗零件上的污渍和油垢,还可以达到很高的清洗效率。
同时超声波加工技术还被应用于汽车轮毂的表面清理,有效地避免了零件表面出现毛刺和堆积,提高了产品质量。
2、电子电器制造领域中的应用在电子电器制造领域中,超声波加工技术同样发挥了重要作用。
比如,在印刷电路板的制造中,超声波点焊机可以达到比传统点焊更高的焊接质量。
此外,超声波剪切机还可以用于电子元件的切割、拼接等工作。
这些设备的使用大幅提高了电子电器产品的质量和生产效率。
3、医药领域中的应用超声波加工技术在医药领域中也被广泛运用。
比如,在药物的制备中,超声波技术可以被用来加速药物分散、合成和浸提等过程。
此外,超声波在医疗器械的清洗过程中也发挥了重要作用。
超声波清洗机可以对手术器械等医疗器械进行高效清洗,保障患者的生命安全和健康。
4、食品加工领域中的应用在食品加工领域中,超声波加工技术不仅可以提高加工效率,还可以提高产品的质量。
比如,在食品中添加少量的超声波可以加速食品的固化过程,改善食品的口感。
同时,超声波清洗机也可以保证食品加工的卫生安全。
三、结语综上所述,超声波加工技术的应用极为广泛,其在加工效率、产品质量和工作环境等方面都有很大的优势。
超声波在制造业中的应用
超声波在制造业中的应用超声波是一种机械波,通常频率高于20kHz,因其波长短、穿透力强、对物质的影响小、对环境无污染等特点,在制造业中得到广泛应用。
本文将从超声波在材料处理、金属加工、焊接、清洗与检测等方面阐述其重要性。
一、超声波在材料处理中的应用超声波可以促进材料的晶粒细化和均匀化,并提高材料的力学性能和耐腐蚀性。
在金属压延、挤压、锻造等加工过程中,超声波还可以促进金属的塑性变形和组织的细化,提高产品的质量。
同时,超声波还可以在材料的表面形成微观波痕,提高材料的表面硬度和耐磨性。
这种处理方式被广泛应用于汽车制造、航空航天、高速列车等领域。
二、超声波在金属加工中的应用超声波在金属加工中主要应用于切削加工、钻孔和打孔、金属铸造、热处理等领域。
通过超声波的作用,可以减小刀具与工件的摩擦力,降低切屑的温度,并保证工件表面的光洁度和精度。
在钻孔和打孔过程中,超声波可以提高加工效率,减小工件变形和材料损耗。
在金属铸造中,超声波可以改善铸件的微观组织,并降低气孔、夹杂物以及缩孔等缺陷的发生率。
在热处理过程中,超声波可以促进材料的奥氏体转变,并提高材料的机械性能和耐腐蚀性。
三、超声波在焊接中的应用焊接是制造业的重要工艺之一,在汽车、航空、造船、建筑等领域都有广泛的应用。
超声波焊接是一种新型的焊接方法,其优点是操作简便、速度快、成本低、焊接质量高等。
在超声波焊接中,超声波的能量可以使工件表面生成界面摩擦加热,从而实现工件的熔化和接合。
与传统的气焊、电阻焊、氩弧焊、激光焊等方法相比,超声波焊接可以避免产生焊接变形和焊接缺陷等问题,具有很高的应用前景。
四、超声波在清洗与检测中的应用超声波清洗是一种高效、环保、经济的清洗方法,其能量可以在液体中产生高强度的压力波和剪切力,从而去除器件表面的油脂、附着物和颗粒物。
在制造业中,超声波清洗广泛应用于半导体生产、LCD面板制造、汽车零部件加工等领域。
超声波检测则是利用超声波在物质中传播和反射的特性,对材料内部的物理、力学性质进行检测和分析。
超声波在食品加工中的应用
超声波在食品加工中的应用超声波是一种高频声波,具有很强的穿透力和剪切力,因此被广泛应用于食品加工行业。
本文将从超声波在食品加工中的原理、设备和应用等方面进行介绍和分析。
一、超声波在食品加工中的原理超声波是指频率超过人类听觉频率(20Hz ~ 20kHz)的一种声波。
在食品加工中,主要采用超声波的机械效应和热效应。
其中,机械效应是指超声波在介质中产生的压力波、剪切力等力学作用,可以改变食品中分子的空间结构,从而改变微观和宏观性质;热效应是指超声波转化成热能,在食品中产生微小的高温区域,可以起到灭菌、杀虫等作用。
二、超声波在食品加工中的设备超声波在食品加工中的设备主要包括超声波清洗机、超声波切割机、超声波萃取机、超声波乳化机等。
其中,超声波切割机是目前应用最广泛的设备之一,主要用于肉类、面包、乳制品等食品的切割。
超声波萃取机则用于提取食品中的营养成分,例如葡萄酒中的多酚、橄榄油中的多酚酞类等。
此外,还有一种新型的食品加工设备——超声波变形机,可以将食品处理成不同形态的花式。
三、1. 超声波切割:超声波切割机可以对食品进行精确的切割和粘结。
例如,利用超声波切割机可以将砧板上的蔬菜、水果等切成各种不同的形状,如精细切丝或者切成薄片,同时,超声波还可以粘合不同食材,制成新型的食品。
2. 超声波萃取:超声波萃取机可以帮助提取食品中难以溶解的活性成分。
例如,将菜籽油、花生油等静置一段时间后,油中会有淀粉质杂质沉淀下来,超声波萃取机可以将淀粉质杂质重新分散,从而延长油的保质期。
3. 超声波乳化:超声波乳化机可以将两种本来不融合的液体粘合在一起。
例如,利用超声波乳化机可以将水和油混合成乳液,用于制作各种膏霜、酱料等。
4. 超声波变形:超声波变形机可以帮助将食品处理成各种不同的形态。
例如,超声波变形机可以将牛肉粉碎成细粒,然后利用超声波萃取机和超声波乳化机制作成牛肉酱,或者将面团通过超声波变形机处理成不同形态的饺子馅、月饼馅、肉馅等。
超声波加工的原理及应用
超声波加工的原理及应用1. 超声波加工的原理超声波加工是一种利用超声波在材料中传播产生的声波和微震动对材料进行加工的技术。
其原理基于超声波的高频振动和能量传递特性。
以下是超声波加工的原理:1.1 超声波传播原理超声波是频率超过20kHz的声波,在介质中传播时会引起颗粒振动和局部温升。
超声波的传播中,介质分子之间发生相对位移和相对摩擦,从而产生能量传递。
这种能量传递可以用来改变材料的物理和化学性质,实现加工的目的。
1.2 超声波在材料中的作用超声波在材料中的作用主要包括以下几个方面:•振动和剪切:超声波的高频振动和强烈的剪切作用能够改变材料的形状和结构,实现加工和成型。
•渗透和扩散:超声波的传播能够促使液体渗透和扩散到材料内部,实现材料的均匀处理和改性。
•消除气泡:超声波能够产生微小的液滴和气泡,通过液体的振动和气泡的坍塌来清除材料表面或内部的气泡。
•加速反应速率:超声波的振动能促进化学反应的进行,提高反应速率和效率。
2. 超声波加工的应用超声波加工技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域:2.1 制造业领域•金属加工:超声波振动加工可以用于金属焊接、切割、打磨和清洁等工艺。
它可以提高加工效率和质量,并减少能耗和工具磨损。
•塑料加工:超声波在塑料射出成型、熔融焊接和切割等加工过程中的应用得到了广泛应用。
它可以提高产品的精度和质量,并减少熔料的损失。
•晶体加工:超声波可以在晶体材料中产生声波震动,用于切割、打孔和加工微小结构等应用。
2.2 医疗领域•超声波刀:超声波刀在手术中被广泛应用。
它可以实现无创切割、凝固、消融和组织修复等医疗操作,减少手术创伤和出血。
•超声波治疗:超声波的振动和热效应可以用于物理治疗,如深部组织按摩、肌肉舒缓和疼痛缓解等。
2.3 环境领域•水处理:超声波可以用于水处理领域,用于去除水中的细菌、微粒和有机物等,实现水的净化和回收利用。
•大气治理:超声波震动可以用于大气中的颗粒去除和空气净化,减少空气污染和粉尘危害。
超声波在食品加工中的应用
超声波在食品加工中的应用在现代食品工业中,超声波技术被广泛应用于食品的加工和处理中。
通过操纵激励超声波产生的剪切力和压力,可以改变食品物质的结构和性质,从而改进食品产品的质量和口感。
在本文中,我们将探讨超声波在食品加工中的应用。
一、超声波的基本原理超声波是在工业生产中广泛应用的一种非常有效的技术。
超声波的产生原理是将电压直接或间接转化成声波,其频率一般在20kHz到100MHz之间。
超声波在物质中产生剪切力和压力,因此可以对物质产生改变。
在食品加工中,超声波的作用主要体现在以下两个方面:二、超声波在食品乳化中的应用超声波可以通过产生剪切力和压力来促进食品的均匀混合和乳化。
在利用超声波进行食品乳化时,依据组成分子的大小和表面张力的不同,由于其中的水和油基本上是不同的化学成分,由此组成的乳液就会驱使它们彼此分开,产生不稳定的分层。
此时,在超音波的作用下,产生高压和低压的声波震动,可以将各种组分混合在一起,形成更稳定的乳液,并使缩小油脂形成小颗粒,使其更容易被消化吸收。
超声波均质技术的应用还可以改变食品的质感和味道,使食品的口感更加细腻,适合消费者的口味需求,从而提高消费者的满意度。
三、超声波在食品杀菌中的应用在现代食品工业中,食品的杀菌处理是非常重要和必要的。
传统的食品杀菌方法大多数是利用蒸汽的高温蒸煮或辐射灭菌,这种处理方法可能会影响食品的质量和口感。
超声波杀菌技术因此成为了一种独特的解决方案,它是通过高频声波震动,使细菌细胞膜破裂,致死的过程。
超声波可以有效的杀死病菌,细菌和真菌,而且杀菌速度比传统的杀菌方法质量。
此外,超声波波长小,穿透能力强,可以将食品杀菌的效果提高到一定程度。
尽管超声波技术已经应用于食品加工中有一段时间了,并且已经表现出显著的效果,但是该技术仍然是一种新技术。
同时,针对某些技术细节和应用领域还存在着一些不确定因素。
因此,需要进一步研究和实践,以彻底发掘其潜在的应用价值。
四、结论总的来说,超声波在现代食品工业中发挥着极其重要的应用作用。
超声波加工的工作原理应用
超声波加工的工作原理应用1. 超声波加工的基本原理超声波加工是一种利用超声波振动的能量来进行加工、处理材料的技术。
其基本原理是通过高频振动的超声波传递到加工头部,将机械能转化为超声波能量,然后将其传递到被处理物体上。
超声波加工可以分为振荡式和冲击式两种方式。
1.1 振荡式超声波加工振荡式超声波加工是通过高频的振动装置将超声波能量传递到加工头上,然后将其传导到物体表面,使物体表面发生微小振动。
这种微小振动会产生摩擦和剪切力,从而实现加工的目的。
振荡式超声波加工可用于金属加工、陶瓷加工、塑料加工等领域。
1.2 冲击式超声波加工冲击式超声波加工是通过冲击装置将超声波能量以冲击力的形式传递到加工物体上,产生冲击效应。
这种冲击效应能够在短时间内对物体进行剧烈振动和变形,从而实现加工的目的。
冲击式超声波加工常用于焊接、清洗、打磨等领域。
2. 超声波加工的应用领域超声波加工在工业领域有着广泛的应用,具有以下几个优点:•高效能:由于超声波的振动频率较高,能够快速实现加工效果,提高生产效率。
•精确性:超声波振动幅度小,可以对微细部件进行精确加工。
•节能环保:使用超声波加工可以减少材料的消耗和废弃物的产生,具有较好的节能环保效果。
超声波加工在以下领域得到了广泛应用:2.1 金属加工领域超声波加工可以用于金属加工领域的各个环节,如焊接、铸造、成型等。
在焊接方面,超声波焊接可以实现金属零件的连接,具有焊接高强度、焊缝无明显裂纹、污染较少等优点。
在铸造和成型方面,超声波振动可以提高金属熔体在模具中的流动性,减少气泡和夹杂物,获得更好的成型效果。
2.2 塑料加工领域超声波加工在塑料加工领域也有着广泛的应用。
超声波振动可以实现塑料的切割、焊接、压合等加工操作。
在塑料焊接方面,超声波焊接可以实现塑料零件的无缝连接,焊接强度高,而且焊缝不易破裂。
此外,超声波振动还可以用于塑料的清洗、表面处理等工艺。
2.3 医疗领域超声波加工在医疗领域也有着重要的应用。
超声波加工的特点和应用
超声波加工的特点和应用
超声波是一种高频声波,其频率大于20kHz,可以用于各种加工和检
测方面。
超声波加工是一种非接触性的加工方法,具有高效、精度高、可靠性好、操作简单等特点,因此在各个领域应用越来越广泛。
超声波加工的特点主要包括以下几个方面:
1.高效性:超声波振动的频率高,加工速度快,能够提高生产效率。
2.精度高:由于超声波振动的幅度小,具有精密控制的特点,可实现高精度的加工。
3.无热源:超声波加工是非热加工,不会产生热变形和热影响区,有利于保持工件的原始性能。
4.无污染:超声波加工不需使用化学剂和溶剂,无粉尘和废气排放,具有环保优势。
超声波加工的应用涉及机械加工、材料加工、精密加工、微加工等领域。
以下是具有代表性的应用:
1.超声波清洗:用超声波在溶液中形成的空泡爆发的冲击力,可以达到清洗效果。
适用于净化污水、清洗加工件、洗涤纺织品等。
2.超声波切割:超声波切割可用于切割薄层材料或复合材料,可以保持材料的完整性,适用于电子设备、飞船建造和制药加工等领域。
3.超声波打孔:用超声波脉冲对材料加压,可以形成小孔或者超微孔,可应用于半导体、电子、医疗器械等行业。
4.超声波焊接:利用超声波振动产生的热量,在不需使用焊条的情况下直接把金属材料焊接在一起,有利于提高焊接质量和效率。
5.超声波喷涂:用超声波将喷涂原料震动成浓雾状,在物品表面形成一层均匀的涂料膜。
适用于各种涂料材料的处理。
总之,超声波加工由于其高效、精度高、无热源、无污染等特点,在未来的加工和制造中将有着广泛的应用前景。
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超声波加工的应用及发展前景摘要:随着生产发展和科学实验的需要,很多工业部门,尤其是国防工业部门,要求尖端科学技术向着高精度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展。
因此,特种加工作为一个时代强音等上舞台,它就具备了上述特点。
超声波加工是利用工具断面的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。
特别对于一些常规加工方式无法完成的或者加工精度无法达到要求的工件。
目前经过几十年的发展,超声波加工技术已逐步成熟,并已在一些要求条件高、加工工艺复杂、精度要求高的领域逐步发展起来,相信随着技术的发展它的应用范围及领域会越来越广。
关键词:超声波;研究前沿;应用领域;超声加工的应用引言: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。
特别在现代这个迅猛发展的社会它的地位越来越重要,我们应该加快它的发展速度,为我们所用。
超声波加工(USM)是利用工具端面作超声频振动,通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。
超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果,其中磨料的连续冲击是主要的。
加工时在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液,并在工具头振动方向加上一个不大的压力,超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动,变幅杆将振幅放大到0.01~0.15mm,再传给工具,并驱动工具端面作超声振动,迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表面,把加工区域的材料粉碎成很细的微粒,从材料上被打击下来。
虽然每次打击下来的材料不多,但由于每秒钟打击16000次以上,所以仍存在一定的加工速度。
与此同时,悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂处,加速了破坏作用,而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环,使变钝的磨料及时得到更新。
一、超声波加工的原理1.1 超声波概述“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 ;而频率为500MHz 的波长约为0.008mm 。
超声波和声波一样,可以在气体、液体和固体介质中传播。
由于超声波频率高、波长短、能量大,所以传播时反射、折射、共振以及损耗等现象更显著。
在不同的介质中,超声波传播的速度c 亦不同,例如c 空气=331m/s ;c 水=1430m/s ;c 铁=5850m/s 。
速度c 与波长λ和频率f 之间的关系可用下式表示:fc =λ 1.2 超声波加工原理超声波加工是利用工具断面的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法,加工原理如图1.1所示。
加工时,在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液,并在工具头振动方向加上一个不大的压力,超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动,变幅杆将振幅放大到0.01~0.15mm ,再传给工具,并驱动工具端面作超声振动,迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表面,把加工区域的材料粉碎成很细的微粒,从材料上被打击下来。
虽然每次打击下来的材料不多,但由于每秒钟打击16000次以上,所以仍存在一定的加工速度。
与此同时,悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂处,加速了破坏作用,而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环,使变钝的磨料及时得到更新。
1.3 超声波的加工特点1、加工范围广;a .可加工淬硬钢、不锈钢、钛及其合金等传统切削难加工的金属、非金属材料;特别是一些不导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石及各种半导体等,对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金也能加工,但生产率低;b .适合深小孔、薄壁件、细长杆、低刚度和形状复杂、要求较高零件的加工;c .适合高精度、低表面粗糙度等精密零件的精密加工。
2、切削力小、切削功率消耗低;由于超声波加工主要靠瞬时的局部冲击作用,故工件表面的宏观切削力很小,切削应力、切削热更小。
3、工件加工精度高、表面粗糙度低;可获得较高的加工精度(尺寸精度可达0.005~0.02mm)和较低的表面粗糙度(Ra值为0.05~0.2),被加工表面无残余应力、烧伤等现象,也适合加工薄壁、窄缝和低刚度零件。
4、易于加工各种复杂形状的型孔、型腔和成型表面等;5、工具可用较软的材料做成较复杂的形状;6、超声波加工设备结构一般比较简单,操作维修方便。
二、超声波研究现状及应用2.1 超声波深小孔加工在相同的要求及加工条件下,加工孔比加工轴要复杂得多。
一般来说,孔加工工具的长度总是大于孔的直径,在切削力的作用下易产生变形,从而影响加工质量和加工效率。
特别是对难加工材料的深孔钻削来说,会出现很多问题。
例如,切削液很难进入切削区,造成切削温度高;刀刃磨损快,产生积屑瘤,使排屑困难,切削力增大等。
其结果是加工效率、精度降低,表面粗糙度值增加,工具寿命短。
采用超声加工则可有效解决上述问题。
前苏联在20世纪60年代就生产出带磨料的超声波钻孔机床。
在美国,利用工具旋转同时作轴向振动进行孔加工已取得了较好的效果。
日本已经制成新型UMT-7三坐标数控超声旋转加工机,功率450 W,工作频率20 kHz,可在玻璃上加工孔径1.6 mm、深150 mm的深小孔,其圆度可达0.005mm,圆柱度为0.02 mm。
英国申请了电火花超声复合穿孔的专利,该装置主要用于加工在导电基上有非导电层的零件,如在金属基上涂有压电陶瓷层的零件。
整个加工过程分两个阶段进行:首先用超声振动将非导电层去除掉,当传感器感知金属层出现时,即改用电加工或电火花与超声复合的方法进行加工。
该装置有效地解决了具有导电层和非导电层零件孔的加工问题。
2.2 拉丝模及型腔模具研磨抛光聚晶金刚石拉丝模超声研磨抛光技术在国内外已获得广泛应用,新的超声研磨抛光方法和设备已出现。
北京市电加工研究所提出的“超硬工具材料电火花超声波复合抛光方法”,其特点是:采用超声频信号调制高频电火花脉冲电源与超声加工复合进行聚晶金刚石拉丝模研磨抛光。
该技术已获得国家专利,并在生产中获得应用。
2.3 难加工材料的超声波加工金属和非金属硬脆材料的使用越来越广泛,尤其是陶瓷材料,具有高硬度、耐磨损、耐高温、化学稳定性好、不易氧化、腐蚀等优点。
然而,由于工程陶瓷等难加工材料具有极高的硬度和脆性,其成形加工十分困难,特别是成形孔的加工尤为困难,严重阻碍了应用推广。
因此,国内外许多学者展开了对难加工材料加工方法的研究,其中以超声加工较多。
英国阿伯丁大学国王学院研究了超声钻削难加工材料时工艺参数对材料去除率的影响,建立了间断性冲击过程的非线性模型,对冲击力的特性进行了研究,提出了一种新的材料去除率的计算方法,这种方法首次解释了材料去除率在较高的静态力作用下减小的原因。
美国内布拉斯加大学和内华达大学对Al2O3陶瓷材料微去除量精密超声加工技术进行了研究。
通过模拟陶瓷材料超声加工的力学特性对材料去除机制进行分析,研究发现,低冲击力会引起陶瓷材料结构的变化和晶粒的错位,而高冲击力会导致中心裂纹和凹痕。
美国内布拉斯加大学还第一次分析了Al2O3陶瓷精密超声加工的机理、过程动力学以及发展趋势,并详细讨论了超声技术在陶瓷加工方面的应用情况。
2.4 超声波振动切削超声振动切削作为新兴的特种加工技术,引起了国内外专家学者的广泛兴趣和极大关注。
最早对振动切削进行比较系统的研究、可以称为振动切削理论与应用技术奠基人的是日本学者隈部淳一郎。
他在20世纪50~60年代发表了许多振动切削方面的论文,系统地提出了振动切削理论,并成功地实现了振动车削、振动铣削、振动镗削、振动刨削、振动磨削等。
随后美国也对振动切削进行研究,到20世纪70年代中叶,振动车削、振动钻孔、振动磨削、光整加工等均已达到实用阶段,超声加工在难加工材料和高精度零件的加工方面显示了很大的优越性,取得了一系列研究成果,并在生产中得到推广应用。
2.5超声波复合加工将超声加工与其他加工工艺组合起来的加工模式,称为超声复合加工。
超声复合加工,强化了原加工过程,使加工的速度明显提高,加工质量也得到不同程度的改善,实现了低耗高效的目标。
三、超声波加工技术发展趋势及应用3.1 超声振动切削技术长春汽车工业高等专科学校采用超声振动切削方法对一汽变速箱厂生产的一直齿齿轮的滚齿加工进行了工艺实验[31],通过生产现场各种工艺参数实验及小批量试生产,收到了令人满意的效果,具有较好的发展前景。
北京装甲兵技术学院提出了一种超声微振车削的新工艺[2]。
其特点是功率小(50 W)、振幅小(2~5μm),同样可获得一般振动车削的效果。
超声振动切削的应用也日趋广泛,对其的研究主要应从几个方面进行:1、研制和采用新的刀具材料;2、研制和采用高效的振动切削系统;3、对振动切削机理深入研究;4、超声椭圆振动切削的研究与推广;5、超声铣削加工技术。
3.2 超声复合加工技术目前,超声波、电火花、机械三元复合加工技术的研究较快的发展。
哈尔滨工业大学利用超声波、电火花、磨料复合加工技术对不锈钢进行加工,解决了电火花小孔加工中生产率和表面质量不能兼顾的矛盾,具有较好的应用前景。
在现代工业生产中,模具的应用越来越广泛,对模具精度和表面质量的要求也越来越高。
在模具制造过程中,光整加工工序对模具质量影响很大,但目前该工序在很大程度上仍依赖手工完成,严重制约了模具加工技术的发展,是一个亟待解决的关键技术问题。
华南理工大学采用超声电解磨粒复合加工技术对形状复杂的模具型腔光整加工进行了研究,并利用BP神经网络对加工表面粗糙度进行预测,取得了良好的效果。
超声电解磨粒复合加工技术是一项新的复合加工技术,能较好地适用于形状复杂的模具型腔光整加工。
但尚有许多方面的内容有待进一步研究,特别是各主要加工因素对加工表面粗糙度的影响以及表面金属的去除机理等。
随着科学技术的发展,人们开始探索对环境污染少甚至没有污染的加工方法,研究新的工作介质是解决这个问题的关键。
近年来,日本东京农工大学对气体介质中的电火花脉冲放电加工技术进行了开创性的研究,为电火花脉冲放电加工技术开辟了一条崭新的途径,但该技术在加工过程中短路频繁。
山东大学的研究人员将超声振动引入气中放电加工技术,并对工程陶瓷进行了加工实验研究,加工效率提高了近3倍。
但该工艺的加工机理有待于进一步研究。