›
›

Gia công siêu âm

ppt 65 trang phuongnguyen 4750
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Gia công siêu âm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptgia_cong_sieu_am.ppt

Nội dung text: Gia công siêu âm

  1. A. Gia công siêu âm Câu hỏi ôn tập I. Khái niệm II. Nguyên lý gia công III. Cơ sở lý thuyết của gia công siêu âm (26) IV. Thiết bị và dụng cụ V. Các thông số công nghệ (37) VI. Một số công nghệ gia công bằng siêu âm 1) Khoan - Khoét - Doa bằng siêu âm 2) Mài - Cắt - Xẻ rãnh bằng siêu âm VII. Đặc điểm - phạm vi ứng dụng 1
  2. I. Khái niệm siêu âm ➢ Gia công bằng siêu âm là truyền dao động vào vùng cắt dưới tần số siêu âm. Dao động này va đập vào hạt mài, hạt mài va đập vào vùng cắt tạo nên bề mặt cần gia công. ➢ Siêu âm là sóng đàn hồi có tần số từ 20 kHz ÷ 1 GHz, nhưng dùng để gia công chỉ với tần số từ 15÷30 kHz. ➢ Máy siêu âm dùng để gia công các chi tiết chế tạo từ vật liệu cứng và dòn như thủy tinh, gốm sứ, đá, germani, hợp kim cứng, kim cương .v.v. 2 ( Lịch sử phát triển )
  3. II. Nguyên lý gia công siêu âm (Phát biểu 1) (Phát biểu 2) 3
  4. II. Nguyên lý gia công siêu âm Có một số kim loại như coban (Co) Niken(Ni) và các hợp kim của chúng có khả năng đặc biệt co ngắn lại dưới tác dụng của từ trường và "dài" ra khi thôi bị tác động của từ trường mỗi lần co ra ngắn vào như thế tạo ra một dao động và phát ra sóng. Người ta có thể lợi dụng việc này để tạo ra sóng siêu âm. ❖ Nguyên lý gia công nhờ sóng siêu âm. (Phát biểu 2) Khi sóng siêu âm được tạo ta người ta đưa vào dụng cụ cắt, và "trộn" vào dung môi là các hạt mài siêu nhỏ , với dao động của sóng siêu âm tạo ra cho các hạt mài không ngừng dao động với tần số cao khi hướng dòng dao động hạt mài này vào bề mặt. Khi những dòng hạt mài này liên tiếp va đập vào mặt gia công và đập vào những hạt kim loại bên ngoài bề mặt gây dao động cưỡng bức tạo ra năng lượng, khi năng lượng này lớn và vượt quá giới hạn lực liên kết hạt trong tổ chức kim loại chúng sẽ bứt ra khỏi bề mặt kim loại và lại tạo thành dòng hạt mài tiếp tục va đập quá trình này xảy ra liên tiếp đến khi thôi tác dụng của sóng siêu âm và nó hớt đi một lớp kim loại trên bề mặt → đây chính là quá trình cắt. 4
  5. II. Nguyên lý gia công siêu âm 5
  6. II. Nguyên lý gia công siêu âm Máy phát siêu âm Bộ biến từ ➢ Gia công bằng siêu âm các vật thể rắn thực chất là ứng dụng sự cọ sát cơ học của môi trường hai pha để tạo nên tác dụng gia công. ➢ Giả thiết trong một môi trường Thanh truyền chất lỏng tồn tại chất rắn(bột thach anh). Dưới tác dụng của sóng siêu Dụng cụ Dung dịch hạt mài âm có tần số trung bình, các phân tử của chất lỏng chuyển động theo đúng chuyển động của âm trường, Vật gia công Các bột thạch anh cứng, sắc cạnh, lơ lửng sẽ chuyển động theo âm trường. Trong quá trình chuyển động, chúng gọt giũa vật thể rắn. Bàn máy 6
  7. II. Nguyên lý gia công siêu âm 7
  8. II. Nguyên lý gia công siêu âm 1- Kim loại có tính từ giảo 2- cuộn dây kích thích tạo từ trường 3- Lõi từ 4- Cuộn dây từ hóa 5- Vòng kẹp 6- Thanh truyền 7- Dụng cụ cắt 8- Vật gia công (2)Tạo từ trường thay đổi (1)Tạo từ giảo(dao động dọc) (4)Tạo từ trường không đổi (6)Khuếch đại biên độ DĐ USM system 8
  9. ❖ The machining system ➢ USM COMPONENTS ➢ THE MAGNETOSTRICTOR ➢ ABRASIVE SLURRY ➢ MATERIAL REMOVAL PROCESS ➢ APPLICATIONS OF ULTRASONIC MACHINING ▪ Drilling and coring ▪ Ultrasonic sinking and contour machining ▪ Micro-ultrasonic machining 9
  10. ❖ USM COMPONENTS Ultrasonic machine Máy Siêu âm Pha siêu âm Dụng cụ Vật liệu mài Tải trọng tĩnh Dao động siêu âm phôi gia công 10
  11. ❖ USM COMPONENTS Bộ chuyển đổi Từ giảo Nước làm nguội (Dây dẫn tới cuộn chuyển đổi) Bộ tập kết (Dung dich vật liệu mài) Main elements of an ultrasonic machining system 11
  12. ❖ USM COMPONENTS (Áp lực tĩnh) (Biên độ) (Dung dịch) (Tập trung) (Kiểu (Tần số) Cung cấp) (Từ giảo) 12 Hệ thống gá vật gia công USM system components.
  13. ❖ The magnetostrictor (Cuộn cao tần) (Khung) (Bộ từ giảo) (Cuộn phân cực) (Lõi từ giảo) (Đồ gá máy biến thế biên độ) Magnetostriction transducer 13 (Bộ chuyển đổi từ giảo)
  14. ❖ The magnetostrictor Mechanical amplifier. Vibration amplitude Magnetostrictor Exponential amplifier Stepped amplifier Two-step amplification in USM. 14
  15. ❖ ABRASIVE SLURRY Slurry in Slurry out Workpiece Slurry out Slurry in (a) Jet flow b) Suction flow Slurry injection methods 15 Workpiece
  16. ❖ MATERIAL REMOVAL PROCESS (Tốc độ ăn mòn và dao động ổn định) TOOL ( mòn lõm) (mòn lồi) (mòn hở) (Tác động Tự do) (Va đập cục bộ) (mòn tạo bọt) Material removal mechanisms in USM 16 (Các cơ chế loại bỏ vật liệu trong USM)
  17. ❖ MATERIAL REMOVAL PROCESS Working conditions Material removal rate • Frequency Surface quality Machine • Amplitude Accuracy • Stiffness • Pressure • Rigidity • Depth • Feed accxuracy • Area Tool Workpiece • Hardness Chipping rate nhịp độ bóc vật liệu • Ductility • Wearability • Hardness • Accuracy • Compression • Fatigue strength Abrasive slurry strength • Mounting • Type • Tensile strength • Sizexx • Carrier liquid • Feeding method • xx Factors affecting USM performance 17
  18. ❖ Applications of Ultrasonic Machining USM should be applied for shallow cavities cut in hard and brittle materials having a surface area less than 1000 mm2 ➢ Drilling and coring ➢Ultrasonic sinking and contour machining ➢Production of EDM electrodes ➢ Ultrasonic polishing ➢Micro-ultrasonic machining ❖ Other applications ➢ Cutting off parts made from semiconductors at high removal rates compared to conventional machining methods. ➢ Engraving on glass as well as hardened steel and sintered carbide. ➢ Parting and machining of precious stones including diamond. 18
  19. ➢ Drilling and coring 1000 rpm (revolutions per minute) Ultrasonic vibration Slurry Slurry Finished workpiece Cutoff Coring Drilling (khoan tạo lõi) (Khoan hoàn toàn) Rotary USM 19
  20. ➢ Ultrasonic sinking and contour machining (Gia công siêu âm định hình và đường) US vibration + static feed Numerical control tool feed Slurry Tool path Cavity Slurry Tool Workpiece Workpiece Workpiece Ultrasonic sinking Contour machining Ultrasonic sinking and contour machining 20
  21. ➢ Ultrasonic sinking and contour machining (a)Silicon nitride turbine blades (sinking), (b) CFC acceleration lever and holes (contour USM)21
  22. ➢ Production of EDM electrodes Graphit0065 EDM electrodes machined by USM 22 (Gilmore, 1995).
  23. ➢ Ultrasonic sinking and contour machining Before 1995). After Ultrasonic polishing of CNC machined parts (Gilmore, 1995). 23
  24. ➢ Micro-ultrasonic machining Y Numerical control Z Tool feed X Tool rotation Microtool Slurry Workpiece US vibration Transducer 24
  25. ➢ Micro-ultrasonic machining Micro-ultrasonic machined cavity (Masuzawa and Tonshof, 1997 ). 25 san pham Sieu am
  26. III. Cơ sở lý thuyết của gia công siêu âm 1) Một số khái niệm cơ bản 2) Hiện tượng từ giảo 3) Sự ăn mòn xâm thực 4) Tác dụng cơ học 26
  27. 1) Một số khái niệm cơ bản về Siêu âm - Âm có tần số dưới 20 Hz gọi là âm hồng ngoại. - Âm nghe được có tần số từ 20 Hz đến 15kHz. - Âm có tần số trên 16 kHz gọi là siêu âm. - Trong kỹ thuật siêu âm, thông thường tác dụng vật lý của dòng điện được dùng để kích thích dao động. Qui trình thuận là biến dao động điện thành dao động cơ → (Từ giảo) - Các thiết bị gia công sử dụng trong công nghệ chế tạo máy chủ yếu hoạt động với máy phát dùng từ giảo làm nguồn phát dao động 27
  28. 2) Hiện tượng từ giảo Một thanh hoặc một ống bằng vật liệu từ đặt - Mức độ hiệu ứng từ giảo được biểu trong từ trường song thị bằng thông số gọi là tỉ lệ từ giảo song với trục dọc của do từ giảo: Δl nó, thì chiều dài của nó bị biến đổi. l0 Nếu ngoài từ Vật liệu từ giảo Cuộn dây trường xoay chiều còn có từ trường một chiều mạnh → gọi là từ hoá đồng thời thì dòng điện B không đổi chiều mà chỉ có biến đổi biên độ. Sự biến Δl đổi kích thước dao động bằng với tần số của dòng điện. 28 Sơ đồ nguyên lý của hiện tượng từ giảo
  29. 2) Hiện tượng từ giảo Biến đổi chiều dài tương đối và cường độ từ trường với những vật liệu có từ tính khác nhau. 1 : 70% Co + 50% Fe 2 : 49% Co +49% Fe + 2%V 3 : 50%Ni + 50% Fe 4 : Có đúc 5 : Fe 6 : Co H 7 : Ni - Zn - Ferrit 29
  30. 3) Sự ăn mòn xâm thực - Nếu siêu âm được phóng qua chất lỏng, thì trong đó sẽ phát sinh áp lực cục bộ lớn đến mức làm mất đi sự liên kết giữa các phân tử của chất lỏng, làm cho chất lỏng bị phá hủy và tạo nên những bọt khí. Những bọt khí chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Khi chúng bị tan thì có áp lực cục bộ rất lớn, gần 1000 atm - Người ta ứng dụng hiện tượng này để làm sạch các chi tiết, để đánh sạch rỉ, xúc tiến nhanh các quá trình hóa học. Đặc biệt tăng cường khả năng gia công cắt gọt bằng siêu âm. 30
  31. 4) Tác dụng cơ học siêu âm Hệ quả của chúng Tất cả các phân tử nhỏ chuyển động đúng là tạo ra sự hóa động, theo âm trường, Những phần tử lớn hơn thì sự chuyển thể và sự không theo đúng hoàn toàn sự chuyển động phân tán do tác dụng của âm trường. Phân tử có khối lượng lớn của siêu âm (còn gọi không chuyển động. là sự tán sắc). Các phân tử chuyển động đi lại do quán tính của chúng và trong quá trình đó chúng gây nên cọ xát. (a) (b) Âm trường và sự chuyển động của các phần tử (a) Những phần tử nhỏ chuyển động theo âm trường. 31 (b) Những phần tử lớn hơn chuyển động chậm hơn.
  32. IV. Thiết bị và dụng cụ siêu âm ➢ Thiết bị ➢ Dụng cụ ➢ Đầu nối ➢ Thanh truyền sóng ❖ Máy siêu âm vạn năng 4770 32
  33. ➢ Thiết bị Một máy siêu âm có những bộ phận chính sau : ➢ Đầu từ giảo ➢ Cơ cấu mang dụng cụ cắt ➢ Cơ cấu cấp hạt mài ➢ Bộ tập trung sóng 1. Dụng cụ 2. Đầu nối 3. Thanh truyền sóng 4. Đầu từ giảo 5. Vỏ máy Sơ đồ cấu tạo thiết bị gia công bằng siêu âm. 33
  34. ➢ Dụng cụ Dụng cụ Vật gia công ❖ Thường dụng cụ có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau tùy theo yêu cầu. ❖ Sử dụng nhiều nhất vẫn là dụng cụ có biên dạng giống như biên dạng của chi tiết gia công. ❖ Vật liệu làm dụng cụ là thép 45, thép dụng cụ Y8A, Y10A, . . . 34
  35. ➢ Đầu nối ➢ Giao tiếp giữa thanh truyền sóng và dụng cụ có một bộ phận gọi là đầu nối. ➢ Đầu nối được chế tạo đặc biệt sao cho có thể lắp được các dụng cụ vào thanh truyền sóng. 35
  36. ➢ Thanh truyền sóng ➢ Là bộ phận truyền dao động từ đầu từ giảo cho dụng cụ. ➢ Để đạt âm lượng lớn trong đầu từ giảo thì phải chú ý đến làm mát. ➢ Có thể tăng âm lượng bằng cách điều chỉnh biên độ và tần số. ➢ Tác dụng siêu âm tốt nhất vào khoảng 20 kHz. ➢ Đầu từ giảo phải có sức bền cơ học lớn, đồng thời phải có tổn hao từ và cơ nhỏ. ➢ Điểm đặc biệt ở đây là biên độ dao động ở hai đầu thiết bị rất chênh lệch và đó là nguyên nhân sinh ra ứng suất cơ học lớn. 36
  37. V. Các thông số công nghệ Các thông số công nghệ chủ yếu của gia công bằng phương pháp siêu âm là: năng suất, chất lượng bề mặt, độ chính xác gia công, độ mòn của dụng cụ. 1) Tốc độ cắt 2) Bước tiến gia công 3) Dung dịch và hạt mài 4) Năng suất 5) Chất lượng bề mặt gia công 6) Độ chính xác gia công 37
  38. 1) Tốc độ cắt Tốc độ cắt trong gia công siêu âm được xác định bởi công thức sau : v = 5,9 f (s/H)R.0,5.y.0,5 Trong đó: f : Tần số dao dao động (Hz) H : Độ cứng bề mặt (HBN) s : Ứng suất dụng cụ (kg/mm2) R : Bán kính hạt (mm) y : Biên độ rung động (mm) 38
  39. 2) Bước tiến gia công Quá trình gia công bằng siêu âm là tách từng hạt vật liệu ra khỏi chi tiết gia công. Để thực hiện được quá trình đó, dụng cụ gia công cần phải có một bước tiến S nào đó. Đại luợng S lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: ▪ Cường độ siêu âm, ▪ Tần số và biên độ dao động âm, ▪ Vật liệu có kích thước Dh tích trữ năng lượng liên kết elk. Tăng tốc độ gia công v bằng cách giảm thời gian tlk. Do đó phải hiệu chỉnh tần số f, biên độ dao động A, cường độ siêu âm I, cũng như môi trường và hạt mài . . . sao δh: Chiều dầy lớp cắt cho đạt được năng lượng thích hợp. tlk : Thời gian bóc vật liệu 39
  40. 3) Dung dịch Gồm có chất lỏng và hạt vật liệu mài: ❖ Hạt mài: thường dùng cacbit bo thì năng suất đạt cao nhất. ❖ Chất lỏng: có thể là nước, dầu ma dut, dầu hoả, cồn, dầu máy, dầu gai . . . trong đó nước đạt năng suất cao nhất. ➢ Dung dịch hạt mài có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xácNhận và độ xét: nhám ? bề mặt. Độ hạt càng nhỏ ? → Độ chính xác & độ bóng càng cao 40 Ảnh hưởng của dung dịch hạt mài
  41. 4) Năng suất gia công siêu âm Tiếp theo ➢ Năng suất gia công siêu âm phụ thuộc chủ yếu các thông số sau: e: Tốc độ tiến dụng cụ (mm/phút) Vd: Khối lượng vật liệu lấy đi trong 1 đơn vị thời gian. v: Thể tích phôi trung bình. ➢ Năng suất gia công còn phụ thuộc vào độ sâu gia công và mặt cắt ngang của dụng cụ. → (Độ sâu & prô-phin mặt cắt) ➢ Năng suất gia công còn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau: + Biên độ và tần số dao động. + Tính chất cơ lý của vật liệu cần gia công. + Phụ tải tĩnh giữa dụng cụ và vật liệu cần gia công. + Loại bột mài và nồng độ nhũ tương của bột mài. + Cách cho nhũ tương vào vị trí gia công. + Tiết diện dụng cụ. + Vật liệu làm dụng cụ và độ mòn của nó. + Độ sâu của lỗ. 41
  42. 4) Năng suất gia công siêu âm Tiếp theo ➢ Trường hợp gia công lỗ có đáy không sâu, tốc độ tiến dao trung bình (không kể đến việc nâng dụng cụ lên) là : Trong đó : l1 : Chiều sâu của lỗ có đáy (mm). t1 : Thời gian gia công (phút). 42
  43. 4) Năng suất gia công siêu âm Tiếp theo ➢ Trường hợp gia công lỗ sâu có đáy, tốc độ tiến dao trung bình (có kể đến việc nâng dụng cụ lên) là : n + l1 e=2 Trong đó : t12 +nt n : Số lần nâng dụng cụ. t2 : Thời gian 1 lần nâng dụng cụ (phút) 43
  44. 4) Năng suất gia công siêu âm Tiếp theo Trường hợp dùng dụng cụ đặc biệt là: V = e . A V d sz e = d Asz Với : 2 Asz - Diện tích làm việc của dụng cụ (mm ) Vd - Khối lượng vật liệu lấy đi trong 1 đơn vị thời gian. 44
  45. 4) Năng suất gia công siêu âm ➢ Năng suất trung bình (N) là thể tích vật liệu được lấy đi trong đơn vị thời gian được tính trên diện tích làm việc của dụng cụ : V mm3 mm N = e = d = A 2 sz ph. mm ph Như vậy tốc độ tiến dao(e)cũng bằng với năng suất trung bình(N). 45
  46. 5) Chất lượng bề mặt gia công siêu âm ➢ Gia công bằng siêu âm không thể hiện sự biến đổi cấu trúc và độ cứng tế vi của lớp vật liệu trên bề mặt hoặc một ứng suất dư nào, do nhiệt độ không lớn ở vùng gia công, không gây ra sai số do biến dạng nhiệt. ➢ Gia công bằng siêu âm, trái với trường hợp mài và cắt bằng tia lửa điện, không thấy có dấu vết rạn nứt hay vết cháy trên bề mặt gia công. ➢ Chất lượng bề mặt gia công chỉ liên quan đến độ nhám bề mặt. Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào : + Kích thước hạt mài. + Tính chất cơ lý của vật liệu gia công. + Biên độ dao động của dụng cụ. + Độ nhám dụng cụ. + Chất lỏng chứa bột mài. ➢ Xác suất có khuyết tật cũng giảm đi nhiều, nếu ta làm giảm độ nhám mặt bên của dụng cụ và chế tạo dụng cụ bằng vật liệu chống mòn. 46
  47. 6) Độ chính xác gia công Những yếu tố chính xác phụ thuộc vào độ chính xác của Đối với thiết bị và điều chỉnh máy các vật liệu rắn Các yếu tố chính xác phụ và giòn thuộc vào đặc tính công nghệ Độ chính xác gia công Đối với lỗ thông gia công lỗ Độ chính xác của lỗ không thông 47
  48. ❖ Những yếu tố chính xác gia công phụ thuộc vào độ chính xác của thiết bị và điều chỉnh máy ➢ Độ chính xác của thiết bị phụ thuộc chủ yếu vào sai số trong chuyển động theo hướng tiến của dụng cụ và sự điều chỉnh đầu dao động so với bàn máy. ➢ Sự ăn khớp và độ đồng trục của các bộ phận của đầu từ giảo tạo dao động, bộ phận nối, dụng cụ. ➢Độ chính xác của các cơ cấu dùng để điều chỉnh chi tiết. ➢ Độ chính xác vị trí tương đối giữa dụng cụ và chi tiết gia công. Trước khi gia công, phải kiểm tra độ chính xác của máy và tất cả dụng cụ phụ trợ nêu trên nhằm giảm đến mức thiểu các sai số! 48
  49. + Kích cỡ hạt mài. ❖ Các + Sự ổn định của khe hở giữa yếu tố dụng cụ và vật gia công. chính xác phụ vào + Độ mòn của dụng cụ. đặc tính công + Hình dáng hình học của nghệ dụng cụ. + Độ sâu gia công. 49
  50. Độ chính xác gia công + Độ chính xác chế tạo dụng cụ. lỗ thông + Độ chính xác chép hình của dụng cụ. + Dao động có hại thẳng góc với trục dọc của dụng cụ. 50
  51. + Ngoài các yếu tố nói trên độ chính Độ chính xác gia công lỗ có đáy còn phụ thuộc xác của vào độ mòn của dụng cụ. lỗ không + Độ côn cũng như sai lệch hình dáng của dụng cụ đều sao chép sang bề mặt thông gia công. Do đó dụng cụ phải làm bằng vật liệu chịu mòn. + Gia công chính xác lỗ có đáy chỉ thực hiện được bằng một loại phương pháp gần đúng, nhiều lần thay dụng cụ với dụng cụ làm bằng vật liệu chịu mòn. + Nếu phải gia công lỗ có đáy trên vật liệu khó gia công (hơp kim cứng, thép tôi) thì đáy lỗ sẽ lồi. 51
  52. VI. Một số công nghệ gia công bằng siêu âm Gia công bằng siêu âm được sử dụng để nâng cao hiệu quả của các phương pháp gia công khác bằng cách đưa dao động của siêu âm tác dụng vào dụng cụ cắt. 1) Khoan - khoét - doa bằng siêu âm 2) Mài - cắt - xẻ rãnh . . . bằng siêu âm 52
  53. Tiếp theo 1) Khoan - khoét - doa bằng siêu âm ❖ Khác với mũi khoan quay thông thường, ở đây dụng cụ khoan dao động dọc thẳng góc với mặt của vật gia công. ❖ Những hạt mài nhỏ trộn lẫn lơ lững trong chất lỏng rạch vật gia công nhờ sóng siêu âm. ❖ Không nên khoan lỗ thủng xuyên bằng mũi khoan đặc, mà bằng mũi khoan ống. 53
  54. 1) Khoan - khoét - doa bằng siêu âm Tiếp theo a) Đầu từ giảo dao động d b) Cầu nối c) Dụng cụ d) Bộ làm mát e) Chất lỏng lảm mát f) Vật gia công g) Nhũ tương có hạt mài Nguyên lý khoan bằng siêu âm 54
  55. 1) Khoan - khoét - doa bằng siêu âm Tiếp theo a Khoan siêu âm với các dụng cụ khác nhau. a) Phoi không bị hút đi. b) Phoi bị hút đi. 55
  56. 1) Khoan - khoét - doa bằng siêu âm Tiếp theo Sơ đồ nguyên lý khoan siêu âm trong một số trường hợp cụ thể a) Khoan lỗ hình trụ có đáy b) Khoan xuyên lỗ trụ bằng dụng cụ có dạng vành khăn. c) Khoan lỗ đáy không phải hình trụ. d) Khoan lỗ xuyên không phải hình trụ. 56
  57. 1) Khoan - khoét - doa bằng siêu âm Đầu siêu âm của máy khoan Đầu siêu âm dao động xoắn 57
  58. 2) Mài - cắt - xẻ rãnh . . . bằng siêu âm Tiếp theo - Khác với khoan lỗ, khi mài mặt phẳng thì vật gia công có thể chuyển động dưới dụng cụ. Nguyên lý mài phẳng bằng siêu âm 58
  59. 2) Mài - cắt - xẻ rãnh . . . bằng siêu âm - Có thể mài bằng siêu âm mặt phẳng nằm, mà cả mặt phẳng đứng và mặt phẳng hình học nào đó Sơ đồ nguyên lý gia công bằng siêu âm các mặt phẳng hình học có dạng đã cho (a-b) và mặt phẳng bên (c) 59
  60. VII. Đặc điểm - phạm vi ứng dụng 1) Đặc điểm - Ưu điểm - Nhược điểm 2) Phạm vi ứng dụng 3) Xu hướng phát triển 60
  61. ❖ Ưu điểm ➢ Cho phép gia công được những vật liệu vô cùng cứng, rắn, giòn. ➢ Cho phép gia công được những vật liệu phi kim loại. ➢ Không gây ra hiện tượng nứt tế vi bề mặt. ➢ Không gây ra tai nạn lao động. 61
  62. ❖ Nhược điểm ➢ Khi bề mặt gia công nhỏ, thao tác thực hiện khá phức tạp, khó khăn. ➢ Bề mặt có thể gia công được tối đa 1000 mm2. ➢ Độ sâu có thể gia công được: Chỉ có thể gia công lỗ và rãnh không sâu lắm. ➢ Nhu cầu năng lượng: Tốn hao nhiều năng lượng. ➢ Năng suất : Năng suất thấp khi gia công vật liệu từ hợp kim cứng và thép đã tôi, bằng 1/20-1/50 năng suất khi gia công thủy tinh, thạch anh, .v.v. Bên cạnh đó dụng cụ mòn nhiều hơn. ➢ Khi gia công bằng siêu âm tần số tương đối thấp (<16 kHz). Người công nhân chóng mệt mỏi. 62
  63. 2) Phạm vi ứng dụng Có thể chia thành các ứng dụng như sau : - Gia công chỉ bằng phương pháp siêu âm : khoan, mài gia công ren, làm sạch bavia, gia công rãnh. - Gia công bằng siêu âm phối hợp phương pháp gia công khác : khoan , phay, xoi lỗ, mài, mài tinh, mài bằng đĩa, mài bóng bằng ma sát. - Gia công không cắt gọt : Hàn, làm sạch kim loại, lắp ghép bằng ép, phân tích vật liệu có phân tử lớn, làm phát sinh và xúc tiến nhanh các quá trình gia công hoá và điện hoá. - Ứng dụng trong việc lắp ghép chi tiết. 63
  64. 3) Xu hướng phát triển Tóm tắt ➢ Nhu cầu phát triển công nghiệp ngày càng đòi hỏi gia công các vật liệu bán dẫn, gốm hợp kim cứng và nhiều vật liệu siêu cứng rắn, dòn khác. ➢ Đang nghiên cứu phát triển các mạch điện đa mạch, các đầu từ giảo và bộ nối có thể gia công trên bề mặt lớn, ít tổn thất. ➢ Bằng các phối hợp gia công siêu âm, gia công ăn mòn điện và gia công điện hoá với nhau, để gia công các vật liệu có khả năng dẫn điện, người ta có thể tăng năng suất và giảm hao mòn dụng cụ. 64
  65. Câu hỏi ôn Chương 2 (Siêu âm) 1. Thế nào là gia công bằng siêu âm ? 2. Nêu đặc điểm và nguyên lý gia công siêu âm? 3. Giải thích quá trình tác dụng cơ học trong gia công siêu âm? 4. Giải thích quá trình của sự ăn mòn xâm thực trong gia công siêu âm? Quá trình này có phải là tác nhân duy nhất trong phương pháp gia công bằng siêu âm? 5. Cho biết vai trò của thanh truyền sóng trong thiết bị gia công siêu âm? 6. Năng suất gia công siêu âm trong các trường hợp khác nhau? 7. Chất lượng bề mặt gia công siêu âm phụ thuộc chủ yếu vào những yếu tố nào? 8. Cho biết ưu-nhược điểm của phương pháp gia công bằng siêu âm ? 9. Cho biết phạm vi ứng dụng và xu hướng phát triển của gia công siêu âm? 65