Ultraljudsskärning av material

Principen för ultraljudsskärning är helt annorlunda än traditionell materialskärningsteknik. I det första fallet använder vi ultraljudsenergivilket inte kräver skärpning av verktygets skäreggar och applicering av stora krafter.

Till skillnad från mekanisk skärning har ultraljudsskärning inga spån, inget brus, inga brända kanter som laser eller annan värmebehandling, inga ångor eller gaser. Jämfört med vattenstråleskärning sker ingen fuktinträngning i materialet. När det gäller skärkostnader är ultraljudsskärning ett alternativ till laser- och vattenskärning.

Skärspetsen vibrerar ultraljud vilket ger väldigt lite friktion och skärmaterialet fastnar inte, vilket är särskilt viktigt för trögflytande och elastiska material, frysta livsmedel, gummi och andra material som inte kan skäras under tryck.

Ultraljudsvågor kan inte höras av människor. Ultraljudsskärkniven vibrerar med en amplitud på 10 - 70 µm i längdriktningen. Vibrationen är mikroskopisk, så den kan inte ses. Rörelsen upprepas 20 000 — 40 000 gånger per sekund (frekvens 20 — 40 kHz).

Ultraljudsapparater med lägre frekvens har mer vikt och mer effekt. Högre amplituder kan också uppnås vid lägre frekvenser. Maskiner med en frekvens på 20 kHz är mer lämpade för skärning av tjocka och starka material.

Nackdelen med sådana anordningar är att ultraljudsfrekvensen ligger nära det hörbara området, och brusreducerande åtgärder kan vara nödvändiga under drift.

35 kHz-enheter är mer lämpade för tunnare material som folie, konstläder och textilier, samt för bearbetning av komplexa former. Samtidigt är maskinerna tysta i drift.

Användningsexempel för ultraljudsskärning

Ultraljudsskärenheter består av en ultraljudsgivare, en navspets, en kniv och en strömkälla. En ultraljudsgivare används för att omvandla elektrisk energi till mekanisk (ultraljud) energi.

För närvarande används elektrostriktion nästan universellt - effekten är den motsatta piezoelektrisk… Det betyder att en elektrisk växelspänning appliceras på givaren på en keramisk eller kvartsplatta som genererar ultraljud. Den akustiska koncentratorn ökar amplituden för de utgående vibrationerna i skärområdet.

Materialet mjukas upp och skärs av ultraljudsenergi, och knivbladet spelar helt enkelt rollen att placera snittet och mata ut ultraljudsenergi. Skärkrafterna minskar med cirka 75 % och produktiviteten i skärprocessen ökar avsevärt jämfört med andra skärmetoder.

Slipmedel kan användas för att öka skäreffektiviteten.

Ultraljudsskärmaskiner

Skärhastigheten beror på materialet som bearbetas och bestäms i allmänhet av förhållandet: V = 4 * X * e, där X är den maximala vibrationsamplituden, m, e är ultraljudsfrekvensen, Hz.

Således, med en amplitud på 12 mikron och en frekvens på 35 kHz, blir skärhastigheten: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.

Som är känt från andra tekniker (till exempel vid mekanisk skärning), med en ökning av skärhastigheten, minskar inte bara skärkrafterna utan även slitaget på skärverktygets blad.Därför rekommenderas även hårdmetallblad för ultraljudsskärning. Hållbarheten för hårdmetallblad kan vara upp till 20 000 m eller mer.

Handhållen ultraljudsskäranordning

Ultraljudsskärning är lämplig för material som gummi, PVC, kretskort, filmer, kompositer, plaster, alla typer av papper, tyger, mattor, läder, mat (fryst kött, godis, bröd, choklad, etc.), tunn film och material från honeycomb, för rengöring av fossiler, för att ta bort rost och färg, för metallgravering och -snideri, för metallmärkning.

Ultraljudsskärning kan göras både i manuellt läge och med hjälp av automatiserade installationer och robotar, det finns även modeller för 3-D skärning av bimaterial.