Ultragarsinis medžiagų pjovimas

Ultragarsinio pjovimo principas visiškai skiriasi nuo tradicinių medžiagų pjovimo technologijų. Pirmuoju atveju naudojame ultragarso energijakuriam nereikia aštrinti įrankio pjovimo briaunų ir taikyti dideles jėgas.

Skirtingai nuo mechaninio pjovimo, ultragarsinis pjovimas neturi drožlių, triukšmo, apdegusių kraštų, pavyzdžiui, lazerio ar kito terminio apdorojimo, nėra dūmų ar dujų. Palyginti su pjovimu vandens srove, drėgmė neįsiskverbia į medžiagą. Kalbant apie pjovimo išlaidas, ultragarsinis pjovimas yra alternatyva pjovimui lazeriu ir vandeniu.

Pjovimo antgalis vibruoja ultragarsu, o tai sukelia labai mažą trintį, o pjovimo medžiaga neprilimpa, o tai ypač svarbu klampioms ir elastingoms medžiagoms, šaldytiems maisto produktams, gumai ir kitoms medžiagoms, kurių negalima pjaustyti spaudžiant.

Ultragarso bangų žmogus negirdi. Ultragarsinis pjovimo peilis išilgine kryptimi vibruoja 10–70 µm amplitudė. Vibracija yra mikroskopinė, todėl jos nesimato. Judėjimas kartojamas 20 000 – 40 000 kartų per sekundę (dažnis 20 – 40 kHz).

Mažesnio dažnio ultragarso prietaisai turi didesnį svorį ir didesnę galią. Didesnes amplitudes galima pasiekti ir esant žemesniems dažniams. Mašinos, kurių dažnis yra 20 kHz, labiau tinka storoms ir tvirtoms medžiagoms pjauti.

Tokių prietaisų trūkumas yra tas, kad ultragarso dažnis yra artimas garsiniam diapazonui, todėl veikimo metu gali prireikti triukšmo mažinimo priemonių.

35 kHz įrenginiai labiau tinka plonesnėms medžiagoms, tokioms kaip folija, dirbtinė oda ir tekstilė, taip pat sudėtingų formų apdirbimui. Tuo pačiu metu mašinos veikia tyliai.

Ultragarsinio pjovimo taikymo pavyzdžiai

Ultragarsiniai pjovimo įrenginiai susideda iš ultragarsinio keitiklio, stebulės antgalio, peilio ir maitinimo šaltinio. Ultragarsinis keitiklis naudojamas elektros energijai paversti mechanine (ultragarso) energija.

Šiuo metu elektrostrikcija naudojama beveik visuotinai – efektas yra priešingas pjezoelektrinis… Tai reiškia, kad keitikliui, esančiam ant keraminės arba kvarcinės plokštės, tiekiama kintamoji elektros įtampa, kuri generuoja ultragarsą. Akustinis koncentratorius padidina išeinančių vibracijų amplitudę pjovimo srityje.

Medžiaga suminkštinama ir pjaustoma ultragarso energija, o peilio ašmenys tiesiog atlieka pjūvio pozicionavimo ir ultragarso energijos išvedimo vaidmenį. Pjovimo jėgos sumažėja apie 75%, o pjovimo proceso produktyvumas žymiai padidėja lyginant su kitais pjovimo būdais.

Abrazyvai gali būti naudojami siekiant padidinti pjovimo efektyvumą.

Ultragarsinės pjovimo staklės

Pjovimo greitis priklauso nuo apdorojamos medžiagos ir paprastai nustatomas pagal santykį: V = 4 * X * e, kur X – didžiausia vibracijos amplitudė, m, e – ultragarso dažnis, Hz.

Taigi, kai 12 mikronų amplitudė ir 35 kHz dažnis, pjovimo greitis bus: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.

Kaip žinoma iš kitų technologijų (pavyzdžiui, atliekant mechaninį pjovimą), didėjant pjovimo greičiui, mažėja ne tik pjovimo jėgos, bet ir pjovimo įrankio ašmenų susidėvėjimas.Todėl karbido peiliukai rekomenduojami ir ultragarsinis pjovimas. Karbido metalo peiliukų ilgaamžiškumas gali siekti iki 20 000 m ir daugiau.

Rankinis ultragarsinis pjovimo įrenginys

Ultragarsinis pjovimas tinka tokioms medžiagoms kaip guma, PVC, spausdintinės plokštės, plėvelės, kompozitai, plastikai, visų rūšių popierius, audiniai, kilimai, oda, maistas (šaldyta mėsa, saldainiai, duona, šokoladas ir kt.), plona plėvelė ir medžiagos iš korio, fosilijų valymui, rūdžių ir dažų šalinimui, metalo graviravimui ir drožybai, metalo žymėjimui.

Pjovimas ultragarsu gali būti atliekamas tiek rankiniu režimu, tiek automatizuotų instaliacijų bei robotų pagalba, taip pat yra modelių, skirtų 3-D bičių medžiagų pjovimui.